ساخت پل ماکارونی - جلسه هفتم
اهداف: آشنایی با ساخت یک نمونه پل خرپایی
شروع جلسات عملی - آشنایی با مصالح
آشنایی با مصالح
برای ساخت یک خرپا می توانیم از مصالح مختلفی استفاده کنیم. مصالحی که به عنوان عضو پل استفاده می کنیم بهتر است مقطع صاف و منظمی داشته باشد و در طول عضو مقطع آن تغییر نکند. برای این کار می توان از مصالحی مثل ماکارونی، چوب کبریت (برای ساخت پل های کوچک)، چوب بالسا، چوب معمولی استفاده کرد. برای اتصالات نیز می توان از انواع چسب استفاده کرد. بهتر است دانش آموزان با امتحان کردن انواع چسب، به طور تجربی، خود بهترین نوع آن را متناسب با مصالح انتخاب کنند.
مصالح ماکارونی
ماکارونی در ابعاد و اشکال گوناگون در بازار موجود است، اما در ساخت پل فقط از نمونه های ساده با مقاطع دایره ای استفاده می کنیم، به طور متوسط طول اعضای ماکارونی 25cm می باشد. ماکارونی های نازک در اقطار یک تا دو میلیمتر می باشد و ماکارونی هایی با قطرهای بزرگ نیز در بازار موجود است. ماکارونی های نازک توپر و ماکارونی های کلفت تر توخالی می باشند.
مفهوم فشار
نیروی وارد بر سطح را فشار وارد آن سطح می گوییم: P=F/A
شکل 1-7
عضو روبرو در شکل 7-1 تحت فشار قرار دارد.
وقتی نیرو به خارج از سطح اثر می کند اصطلاحاً می گوییم عضو در حال کشش است.
شکل 2-7
تمرین
از دانش آموزان بخواهید ماکارونی هایی با قطرهای مختلف را تهیه کنند و آن ها را تحت کشش و فشار قرار دهند، بدین ترتیب متوجه شوند که ماکارونی تحت کشش یا فشار، کدام یک بیشترین مقاومت را دارد.
عضو ماکارونی تحت کشش بسیار مقاوم است و تحت فشار، ابتدا حالت خمیده به خود گرفته و سپس می شکند.
توجه: در مراحل بعدی دانش آموز یاد می گیرد که در پل برای اعضای فشاری از ماکارونی های کلفت تر و برای اعضای کششی از ماکارونی های نازک استفاده کند.
ساخت یک نمونه پل
گروه های 4 نفری از دانش آموزان تشکیل دهید.
در ابتدا از دانش آموزان بخواهید چسب تفنگی با مصالح پلاستیکی تهیه کنند، مقداری ماکارونی در ابعاد و اندازه های گوناگون نیز لازم است. وسایلی از قبیل کاتر و قیچی وخط کش نیز لازم هستند. از او بخواهید با درس های آموخته شده در مباحث گذشته و تجزیه نیرو، نیروهای موجود در اعضای خرپای زیر را به دست آورد.
شکل 3-7
اگر در حل مثال ها به اعضای صفر نیرویی برخورد کردید، بدانید این اعضا برای حفظ تعادل و یکپارچگی پل به کار می روند و این بدان معنا نیست که می توانیم اعضای صفر نیرویی را از پل حذف کنیم.
بعد از تحلیل خرپای بالا و به دست آوردن نیروها از دانش آموزان بخواهید اعضای کششی و فشاری را مشخص کنند، در تجزیه و تحلیل اعضایی که نیروهای آن مثبت است، تحت کشش و اعضایی که نیروهای آن منفی است تحت فشار می باشد.
حل مثال بالا
از تعادل خارجی ابتدا نیرویتکیه گاه ها را به دست می آوریم.
نسبت به نقطه A لنگر می گیریم:
شکل 5-7
20cm=0×40cm-10N×By By=5N Ay=5N
از تقارن Ax به علت تعادل در جهت افقی برابر صفر است.
تعادل در جهت قائم
cos30=By×F2 F2=5/77
تعادل در جهت افقی
F2×cos60=F1
کششی مثبت cos 60=F1=2/88 ×5/77
تعادل در جهت قائم cos 30×cos 30=F3×2/88N
مثبت در جهت کششی F3=2/88N
تعادل در جهت افقی F3cos60=F4
منفی در جهت فشاری F4=1/44N
به علت تقارن نیروهای زیر به دست می آید.
شکل 9-7
بدین ترتیب مشاهده می کنیم که لازم است برای اعضایی که نیروهای آن ها منفی است، ماکارونی کلفت تر و برای اعضایی با نیروی کششی ماکارونی نازک تر بگذاریم. از دانش آموزان بخواهید خرپای دو بعدی با مشخصات زیر را بسازند.
ابتدا لازم است 1 بعد را به دست بیاورند.
شکل 10-7
دهنه را 40cm فرض کرده و بقیه اندازه ها را به دست بیاورند.
پس از تهیه و بریدن قطعات به اندازه های کافی، الگویی از شکل بالا را با اندازه های واقعی روی یک نایلون یا هر چیز دیگری که چسب استفاده شده به آن نمی چسبد بکشند و ماکارونی ها را یکی یکی روی نایلون قرار داده با چسب اتصالات به هم بچسبانید.
دو عدد از خرپای دو بعدی بالا را برای جلسه آینده تهیه کنند. لازم است 3 عدد ماکارونی هر کدام به اندازه ی 5cm نیز برای جلسه آینده کنار بگذارند.
انواع مختلفی از خرپای ماکارونی
مطالب مرتبط:
