把它做结实

一个小镇被一道缺口隔断了，可能是一条小溪、一道沟壑，或者一段被冲垮的路，物资必须送到对岸。你的任务是搭一座桥或一个架高的平台，跨过缺口，并且在不过度弯曲、不塌掉的情况下尽量多承重。

每一个托住东西的结构，解决的都是你这座桥的问题：在一段距离上承住重量而不弯不断。撑起一个书架和撑起一座高架桥，用的是同样的道理。

• 桥梁
• |书架
• |屋顶
• |桌子
• |游乐场设施

结构

为了撑住自己并承载重量而造出来的东西，比如一座桥或一个书架。

荷载

结构必须承受的重量，也包括结构自身的重量。

支撑

托住荷载、并把力传到地面的部件。

三角形加固

在设计中加入三角形，因为三角形在受力时比正方形更能保持形状。

材料强度

材料在弯曲或断裂之前能承受多大的力。形状可以让一种较弱的材料表现得很结实。

• 雪糕棒
• 吸管
• 卡片纸
• 胶带
• 绳子
• 用作支撑的杯子或书本
• 硬币、垫圈或小重物

不同材料的表现不一样。用这个来决定哪种材料负责哪个任务。

工程师会先规划再动手。在拿起胶带之前，先把这些想清楚。

1. 1动手之前先把想法画下来。草图就够了。
2. 2标出设计中最结实的部分，以及你最没把握的部分。
3. 3预测测试时哪里会最先失败。
4. 4决定每种材料放在哪里，以及那种材料为什么适合那个位置。

These are guides, not rules. Two students can follow them and build very different designs - that is the point.

1. 1

   先摆好你的缺口：把两个杯子或两摞书放在相距约 20 厘米的位置。那道缺口就是你的结构要跨过的距离。

2. 2

   搭出桥面，也就是物资放置的那块平面，让它从一边一直伸到另一边。

3. 3

   在下面或两侧加上支撑，把重量传到桌面上。

4. 4

   试着加三角形：在桥面与支撑相接的地方，用三根棒子拼成一个三角形。

5. 5

   把中间留成可测试的状态。你会在那里加重量，所以要做得结实，但也别过度堆料。

A design is only finished when it passes a fair test. Run each test the same way every time.

• 承重测试

  把硬币一枚一枚放到桥面中央，边放边数。

  测量： 塌掉之前承住了多少枚硬币

• 弯曲测试

  一边加重量一边观察桥面，记下它开始下沉的时刻。

  测量： 弯曲超过一指宽之前放了多少枚硬币

• 三角形测试

  用同样的材料，把正方形加固的版本和三角形加固的版本做对比。

  测量： 哪个设计承得更多，多出几枚硬币

Write down what happens each time you test. Your numbers tell you what to improve. Print this page or copy the table into your notebook.

Your first version is a prototype, not the final answer. Change one thing based on what failed, then test again.

• 如果中间弯了，就在那个位置下面加一个支撑或一道三角形斜撑。
• 如果接头被拉开了，就加胶带或绳子，把那处连接绑得更紧。
• 如果它往一侧扭，就把两边连起来，让它们一起动。
• 如果某种材料一直失败，就换成更结实的形状，比如折过的卡片纸或纸筒，然后再测一次。

1. 1你的结构最先在哪里弯了？
2. 2哪一部分承受的重量最多？
3. 3三角形起作用了吗？
4. 4哪种材料效果最好？
5. 5如果材料更少，你会改什么？

• 用更少的手工棒重搭一次，承住同样的重量。
• 让桥跨过更宽的缺口，并且中间不加支撑。
• 设计一个能分散荷载的平台，让一摞硬币不会倒。

Running this lesson? The parent & teacher guide has setup, materials prep, safety notes, common failure points, and questions to ask.