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

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.

 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.

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:

20cm=0×40cm-10N×B_y

B_y=5N

A_y=5N

از تقارن A_x به علت تعادل در جهت افقی برابر صفر است.

تعادل در جهت قائم