Mange fjedre opfører sig sådan, at det er ligegyldigt om man trykker dem lidt sammen eller trækker dem lidt fra hinanden. Hvis man ændrer længden med fx 1 mm, bliver kraften, som fjederen stritter imod med, lige stor, hvad enten man trækker eller skubber.
Når vi snakker styrke af konstruktionselementer til en bro, er det absolut ikke ligegyldigt, om det er træk eller trykkræfter, som elementet skal optage.
Hvor hårdt kan du fx trykke de to ender af en cykeleger sammen før egeren knækker sammen? Ikke med nær samme kraft, som du kan trække i egeren, før den brister. Tænk lige over det! Hvis du tror, at du støtter på de eger, der vender ned mod vejen, kan du godt tro om igen. Når man cykler hænger man i de eger, der vender opad.
Trækstyrken afhænger især af materialet og tværsnitsarealet. Trykstyrken afhænger desuden meget af den profil, som tværsnitsarealet er lavet i, dvs. af formen.
C1: Et projekt med A4 rør
Hvad er diameteren af det stærkeste A4-rør?
Et A4-rør er et rør, der er rullet på den lange led af ét ark A4 kopipapir.
Når man laver rør på denne måde, er tværsnitsarealet af rørvæggen og materialeforbruget det samme for alle rør uanset diameteren. Derimod ændrer vægtykkelsen sig. Hvis rørets styrke udelukkende bestemmes af, hvor meget materiale, der bruges pr. centimeter rørlængde; ja, så er alle disse rør lige stærke. Hvis rørets geometri spiller ind; så har I noget at eksperimentere med.
Opgaven går ud på at finde ud af, hvor tykt sådan et rør skal være, for at det er stærkest. Skal det bare rulles så tyndt som muligt? Skal det helst være meget stort? Eller er der en løsning midt imellem, hvor rørene er rigtig trykfaste?
For at lave projektet er I nødt til at opfinde en testmetode, så I belaster rørene på samme måde, hver gang I prøver. Jeg foreslår at sætte røret i klemme mellem et bræt, der er holdt fast i den ene ende og en badevægt. Så kan I forøge presset, mens I aflæser kraften på badevægten.
Fortsættelse:
Når I har fundet den bedste diameter, kan I se, om I kan lave et endnu stærkere rør ved at gøre det svagt konisk (kegleformet) med ca. samme middeldiameter, som jeres hidtil bedste rør.
Når I har fundet den bedste diameter, kan I søge at gøre jeres resultater gyldige også i andre tilfælde.
Det er næppe en universel diameter, I har fundet. Men måske er det forholdet mellem vægtykkelse og diameter, der også gælder som det bedste i andre tilfælde?
Lav rør af to ark papir. Hvor meget større skal diameteren være for at forholdet vægtykkelse/diameter er det samme, som for jeres bedste A4-rør?
Er sådan et rør det stærkeste for dobbeltarksrørene?
