LEGO-мост . А что, если?.. [Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы]
ВОПРОС: А что, если построить мост от Лондона до Нью-Йорка из кирпичиков конструктора Lego? Существует ли вообще в мире столько деталей Lego?
– Джерри Петерсон
ОТВЕТ: Начнем с чуть менее амбициозной задачи.
Наводим мосты
В мире совершенно точно произведено достаточно кирпичиков Lego[119], чтобы соединить Нью-Йорк и Лондон. Если измерять средствами LEGO[120], то Нью-Йорк и Лондон разделяют 700 миллионов шипов. Это значит, что, если кирпичики расположить так…
…потребуется 350 миллионов кирпичиков, чтобы соединить два города. Такой мост будет крайне непрочен, и вряд ли он выдержит вес чего-то более серьезного, чем LEGO®-человечек[121], но для начала неплохо.
За много лет было произведено более 400 миллиардов деталей Lego[122]. Но какую часть из них составляют кирпичики, годные для постройки моста, а какую – маленькие шлемы для лего-человечков, вечно теряющиеся где-то в ворсе ковра?
Предположим, что мы строим мост с использованием самой распространенной детали LeGo[123], кирпичика 2 ? 4 шипа.
Используя данные, который предоставил мне Дэн Богер, коллекционер Lego[124] и владелец большой базы данных по конструктору (http://thePeeron.com), я получил следующую приблизительную оценку: одна из 50– 100 деталей – это кирпичик 2 ? 4. Значит, существует примерно 5–10 миллиардов кирпичиков 2 ? 4: этого более чем достаточно для нашего моста шириной в один кирпичик.
Выдержать автомобиль
Конечно, если мы хотим, чтобы наш мост был пригоден для транспорта, нам придется сделать его чуточку пошире.
Возможно, имеет смысл сделать мост понтонным. Атлантический океан довольно глубокий [источник не указан], и мы хотели бы по возможности избежать необходимости строить сваи из Lego в 3 мили высотой.
При соединении кирпичики Lego не образ уют водонепроницаемых швов[125], а пластик, из которого их делают, плотнее воды. Это не проблема: если покрыть кирпичик слоем герметика, то он станет значительно менее плотным, чем вода.
Каждый вытесненный кубический метр воды позволяет мосту нести нагрузку в 400 кг. Типичная легковая машина весит чуть меньше 2000 кг, так что мосту потребуется как минимум 10 кубических метров Lego на каждую машину.
Если сделать мост толщиной в 1 метр и шириной в 5 метров, он должен держаться на плаву без особых проблем (хотя он погрузится в воду довольно глубоко) и будет достаточно прочным, чтобы по нему могли ездить автомобили.
Детали Lego довольно прочные: согласно одному репортажу BBC[126], можно поставить один на другой четверть миллиона кирпичиков 2 ? 2, прежде чем самый нижний будет раздавлен.
Первая проблема нашего проекта заключается в том, что в мире недостаточно деталей Lego, чтобы построить мост такого размера. Вторая проблема – это океан.
Сверхмощные силы
В Северной Атлантике часто штормит. Хотя наш мост проходит вдалеке от самых быстрых частей Гольфстрима, он тем не менее подвергнется влиянию сильных ветров и волн.
Насколько крепким будет наш мост? Благодаря исследованиям Тристана Лостро из университета Южного Квинсленда, у нас есть данные о прочности соединений Lego при растяжении. Тристан, как и BBC, пришел к выводу, что кирпичики Lego поразительно прочные.
Оптимальный материал для нашего проекта – длинные и широкие пластины (10 ? 6 шипов), уложенные «в перевязку»:
Мост вышел бы очень крепким – его прочность на растяжения была бы сопоставима с прочностью бетона, – но все же недостаточно крепким. Ветер, волны и течения выгнули бы центр моста в сторону, создав огромное натяжение.
Традиционный способ решения такой проблемы – зафиксировать понтонный мост, прикрепив его ко дну, чтобы тот не смог слишком сильно сдвинуться в ту или иную сторону. Если мы, помимо кирпичиков Lego, используем тросы, нам, возможно, удастся прикрепить нашу конструкцию к морскому дну[127].
Но проблемы на этом не заканчиваются. Будь наш мост перекинут через спокойный пруд, по нему могли бы ездить машины, но мост через океан должен быть достаточно высоким, чтобы оставаться над водой, когда о него разбиваются волны. Средняя высота волны в открытом океане может достигать нескольких метров, так что поверхность нашего моста должна возвышаться над водой на высоту как минимум 4 м.
Можно сделать нашу конструкцию более плавучей, добавив воздушные мешки и полости, но кроме того, придется сделать ее шире – иначе мост перевернется. Это значит, что потребуется больше якорей с поплавками, которые не позволят якорям затонуть. Но эти поплавки создадут еще больше натяжения, что еще больше усилит напряжение тросов и потянет наш мост вниз, а значит, потребуется еще больше поплавков…
Морское дно
Если же мы решим построить мост наш мосто на опорах, стоящих на морском дне, у нас возникнет еще несколько проблем. Под таким давлением мы уже не сможем позволить себе оставить внутри кирпичков воздушные полости для плавучести, а значит, конструкции придется выдержать как минимум свой собственный вес. Чтобы противостоять океанским течениям, нам пришлось бы сделать опоры как можно более мощными и толстыми. В конце концов выяснится, что мы, по сути дела, строим поперек океана дамбу.
Одним из побочных эффектов нашего строительства было бы прекращение циркуляции воды в Северной Атлантике.
Климатологи, с которыми я пытался обсудить эту проблему, сказали мне, что это, «вероятно, плохо»[128].
Кроме того, наш мост пересекает Среднеатлантический хребет. Если мерять в Lego, Атлантический океан расширяется со скоростью одного шипа в 112 дней. Нам придется предусмотреть на мосту компенсационные зазоры или периодически выезжать на середину моста и добавлять немного кирпичиков.
Стоимость
Кирпичики Lego делаются из пластика, который на момент сдачи этой книги в печать стоил примерно доллар за килограмм. Даже простейший мост (с учетом стоимости нескольких километров стальных тросов) будет стоить больше пяти миллиардов долларов.
Это значит, что за чуть меньшие деньги, чем стоимость нашего моста, можно скупить всю недвижимость в Лондоне, разобрать и переправить по частям в Нью-Йорк. Затем ее можно вновь собрать на каком-нибудь новом острове в Нью-Йоркской бухте и соединить оба города Lego-мостом попроще.
Возможно, у нас даже останется достаточно денег, чтобы купить набор Lego «Тысячелетний сокол» из 1238 деталей.
НОД Конспект занятия по конструированию из лего. Тема: «Мост». | План-конспект занятия по конструированию, ручному труду (средняя группа):
Тема: Мосты для наших друзей.
Цель: Совершенствование конструктивных навыков и умений.
Задачи:
— Формирование чувства уверенности в своих возможностях
— Расширение и обогащение словарного запаса детей
— Развитие творческого воображение, общей и мелкой моторики пальцев рук; речевого дыхания и силу голоса, фонематический слух, пространственное восприятие, умение сравнивать размер предметов, развитие мыслительных операции, самоконтроля, классификации, зрительного восприятия;
Планируемые результаты.
1. Дети должны различать и называть детали конструктора.
2. Конструировать по выбору детей.
3. Самостоятельно и творчески реализовывать собственные замыслы;
4. Умение детей работать в коллективе;
5. Уметь рассказывать о постройке.
Предварительная работа: рассматривание иллюстраций с изображением мостов, конструирование из строительного материала разных мостов для пешеходов, машин, поездов и др.
Словарная работа: опоры, перекрытия, спуск, призма, цилиндр.
Ход занятия: Рассматривание разных видов мостов (на доске).
Беседа:
Воспитатель: Ребята как вы уже знаете скоро лето и пора собирать чемоданы. Надо ехать в отпуск. Скажите мне пожалуйста на чем можно поехать в отпуск? ( в поезде, в машине, в самолете).
Воспитатель: Мы все знаем ,если поехать на машине или на поезде , есть очень много препятствий (горы, реки).
Воспитатель: Горы можно объехать , а реки надо переплыть или переехать через мост.
А теперь ребята слушаем загадку.
Через реки и пруды
Нас ведут дорожки
Смело мы по ней идём
Не замочим ножки? (Мост)
Воспитатель: Верно, а что это такое? (Ответы детей)
Мост- это сооружение, которое объединяет два берега, он необходим, для перехода через реку. А вы знаете какие бывают мосты? (Ответы детей)
Воспитатель: Бывают пешеходные( для людей), железнодорожные( для поездов), автомобильные (для автомобилей)
(Воспитатель объясняет параллельно показывая иллюстрации).
Воспитатель: Из каких частей состоит мост? (Воспитатель выслушивает различные варианты ответов и обобщает их)
Воспитатель: Мост состоит из: опоры, пролёта и скатов (показ иллюстрации)
Давайте все вместе повторим , что бы лучше запомнить( Дети повторяют)
Воспитатель: Ребята, а давайте мы с вами попробуем построить мост на нашей волшебной доске, что бы переехать на машине. Молодцы ребята у вас все получилось.
Ребята, из каких геометрических фигур построен мост? (опора- цилиндр, пролет -прямоугольник и скат –и треугольник).
Воспитатель: Верно, а теперь давайте с вами немного отдохнём .
Физкультминутка
Мост нагнулся над рекой (наклон вперёд)
Над водою ровной (руками разводим в стороны)
Ах, красивый я какой (поглаживание себя по голове)
Ах, какой огромный (руки поднимаем вверх и разводим в стороны)
А теперь ребята начинаем строить мост по образцу пешеходный и железнодорожный. (По ходу работы воспитатель помогает детям)
Воспитатель: Молодцы дети, вы все отлично потрудились.
Чем мы сегодня с вами занимались? (Строили мосты)
— Из какого материала? ( Конструктора)
-Из каких частей он состоит? (Опора, пролёт, скат)
-Какие мосты бывают? (Пешеходные, железнодорожные, автомобильные)
LEGO IDEAS — Мир гражданского строительства: типы мостов
В центре внимания гражданское строительство
Гражданское строительство — краеугольный камень современного общества и основа наших городов. Профессия связана с планированием, проектированием, анализом, строительством и обслуживанием всех видов важной общественной инфраструктуры, включая дороги, мосты, водопроводные сети, аэропорты, электрические сети, туннели, канализационные системы, железные дороги и общественные здания, и это лишь некоторые из них. . Вот почему инженеры-строители играют важную роль в развитии наций. Без них современное общество, каким мы его знаем, не существовало бы, и чтобы оно продолжало существовать, нам нужны эти высококвалифицированные профессионалы, чтобы не отставать от проблем завтрашнего дня, таких как адаптация нашей инфраструктуры к последствиям изменения климата.
Основание LEGO City
Несмотря на жизненно важный вклад в развитие общества, работа инженеров-строителей часто остается незамеченной. По этой причине «Мир гражданского строительства: типы мостов» теперь обращает внимание на них и их профессию, в главных ролях — мужчина и женщина — инженеры-строители в качестве минифигурок модели (представляющих всех инженеров-строителей со всего мира). В то время как популярная тема LEGO Architecture уже много лет прославляет мир архитектуры и известных архитекторов, пришло время также отдать дань уважения инженерам-строителям. В конце концов, гражданское строительство является основой не только наших реальных городов, но и любой планировки LEGO City.
Идея
«Мир гражданского строительства: типы мостов» — это демонстрационный набор, посвященный одной поддисциплине гражданского строительства, демонстрирующий вымышленные примеры 7 основных типов мостов, возможно, вдохновивший фанатов LEGO на создание мостов. строить в своих собственных макетах LEGO City. В реальной жизни инженеров-строителей, специализирующихся на проектировании и анализе конструкций мостов и любых других инженерных сооружений, называют инженерами-строителями. Они следят за тем, чтобы конструкции были полезными, стабильными и безопасными, чтобы выдержать испытание временем.
Мосты — неотъемлемая часть нашей инфраструктуры, потому что они соединяют препятствия, которые в противном случае было бы очень трудно или невозможно преодолеть — например, реки, долины, дороги или железнодорожные пути. Какая конструкция моста будет выбрана для конкретной цели, зависит от таких факторов, как предполагаемая функция моста, местность, на которой он будет построен, ожидаемая частота движения транспорта по мосту, погодные условия, доступное время для строительства, доступный бюджет и многие другие факторы. другие факторы.
Модель
Несмотря на большое разнообразие конструкций мостов, можно выделить 7 основных (конструктивных) типов мостов. Модель представляет эти 7 основных типов, демонстрируя вымышленные примеры в различных подходящих масштабах, чтобы все типы можно было отобразить вместе в одном наборе:
- Арочный мост со связями
- Вантовый мост
Одноопорный вантовый автомобильный мост с одной линией такелажа арфовой конструкции, соединенной с центром настила. Только эту версию моста LEGO можно вращать на 360 градусов для демонстрации, в то время как настоящий мост вращать нельзя.
- Ферменный мост
Старый решетчато-ферменный мост надземного метро. Поскольку настил моста находится сверху, этот тип фермы называется фермой настила. Модель демонстрирует только один пролет всего моста, по которому метро проходит через общественный переход. Мониторинг состояния конструкции инженерами-строителями показывает, что, несмотря на свой возраст, мост по-прежнему находится в хорошем состоянии и, скорее всего, прослужит еще много лет.
- Консольный мост (в стадии строительства)
Консольный мост с уравновешенной конструкцией. Опалубочная система для сегментного строительства из монолитного бетона используется для возведения настила одновременно в обоих направлениях от башни. Модель изображает процесс строительства только на одной из нескольких опор мостовой конструкции, настилы которых постепенно сближаются друг с другом, чтобы в конечном итоге соединиться. Кран поднимает бетонный ковш и может поворачиваться на 360 градусов для демонстрации/игры.
- Балочный мост
Модель изображает один пролет многопролетного балочного моста, по которому проходит двухполосное шоссе через долину.
- Висячий мост
Самоанкерный подвесной мост для автомобильного движения. Внизу проходит контейнеровоз.
- Арочный мост
Исторический арочный мост из камня. Когда этот небольшой старый пешеходный мост достиг структурно небезопасного состояния, инженеры-строители присоединились к междисциплинарной команде, которая тщательно восстановила исторически ценное сооружение, чтобы его можно было снова безопасно использовать.
Особенности модели:
- Декоративно-образовательный набор для демонстрации 7 основных типов мостов
- Позволяет использовать различные конфигурации и комбинации для 7 мини-моделей (полукруг, круг, прямая линия и т. д.)
- Мини-конструкции можно отсоединять друг от друга для отображения отдельно
- Вантовый мост можно поворачивать на 360 градусов для наглядности (в отличие от настоящего моста)
- Кран на строительной площадке можно поворачивать на 360 градусов для демонстрации/игры цели
- Размеры: 61 x 28 x 18 см (приблизительно Ш x Г x В стандартной полукруглой конфигурации основного изображения)
- Масса: 1422 г
- Особенности 2 минифигурки: 1 инженер-строитель мужского пола и 1 инженер-строитель женского пола
- Общее количество деталей: 1602 (включая части фигурок)
Большое спасибо за вашу поддержку! Пожалуйста, рассмотрите возможность оставить комментарий с вашим личным мнением о моем проекте!
Мост
ARROW_LEFTARROW_LEFTПлан блокаARROW_LEFTУрок 11 из 20
ARROW_RIGHTНабор простых и мощных машин
Применяйте знания и навыки, связанные со структурами, устойчивостью, безопасностью и честными испытаниями.
ЧАСЫ45-90 мин.
КИРПИЧПромежуточный.
ВЫПУСКНИК6-8 классы
Задача
(3-5 минут)
С древних времен мосты использовались для пересечения естественных преград. Эти барьеры могут принимать форму ручьев и рек. Иногда барьер представляет собой просто пробел в местности — овраг или каньон. Со временем конструкция мостов претерпела изменения. В доисторические времена простой мост представлял собой упавший ствол дерева, перекинутый через ручей. В настоящее время большие мосты — это крупные инженерные сооружения, требующие команды проектировщиков и армии строителей.
(3-5 минут)
Ваша задача — спроектировать и построить большой и безопасный мост, которым будут пользоваться люди, которым нужно пересечь реку.
Мотивация
Чтобы помочь в процессе проектирования, попросите учащихся посмотреть на изображение на передней панели устройства и прочитать сопроводительный текст.
В качестве альтернативы, пусть учащиеся поищут в Интернете информацию о внешнем виде, структуре и функциях 4 типов мостов; балочный мост, консольный мост, подвесной мост и вантовый мост, из настоящего и прошлого.
Обсудите ограничения и функции, которые им придется учитывать.
Предлагаемое модельное решение
Примечание. Не рекомендуется показывать это изображение учащимся.
Загрузить предлагаемое типовое решение
Честное тестирование и развлечение
(15-20 минут)
Во время выполнения задания предложите
учащимся соотнести свои знания, навыки и понимание с поставленной задачей, спросив:
На каком типе моста вы будете основывать свою модель моста?
Какие детали понадобятся вашему мосту?
Как обеспечить прочность моста?
Как обеспечить устойчивость моста?
Как вы обеспечите безопасность использования моста?
При использовании моста какие части будут сжиматься, а какие растягиваться?
Когда задание почти завершено, предложите учащимся подумать как о продукте, который они произвели, так и о процессах, которые они использовали, поощряя учащихся:
Проведите тесты для оценки работы моста:
- Какую нагрузку он может выдержать, прежде чем сломается?
- Какую нагрузку он может выдержать перед деформацией?
- Неравномерная нагрузка приводит к искривлению или падению моста?
- Будут ли люди, пользующиеся мостом, в опасности?
Запишите их дизайн, нарисовав его или сделав цифровые фотографии.