2011年2月アーカイブ

前編では、「美しくて強い構造の橋」とはどのようなものかを考えました。

前編はこちら→

後編では実際に橋を作り、どのくらいの力に耐えることができるのかを実験します。

 どんな橋を造るか

①     川からの高さ4cmで川を渡るようにつくること。

②     重さは50g以内であること

③     破壊実験のためにおもりを載せる部分は安定するように作ること。

強い橋の条件

2Kgの重さに耐えれば合格。(おもりを載せて10秒数えて壊れていなければクリアとなる) 

設計図を考えている(軽い) 話し合って設計図を書きます。

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

作成中2 作成中

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

完成1 完成

 

 

 

 

 

 

 

破壊検査1(軽い) どこからこわれるのか、どのくらいの重さに耐えられるのかを予想してから破壊実験を開始しました。

 

 

 

 

 

 

破壊2(軽い) 3100gでつなぎ目から壊れました。

 

 

 

 

 

 

 

結果

「つなぎ目を補強する」「1本で支えているところを2本にする」

「つまようじを密着させる」など、どこを改善すれば、

より強い橋が造れるかを知ることができました。

 


つまようじで橋を造ってその強さを競う実験をしました。

つまようじで強い橋を造るという目的があるので、橋にはどのような力がかかるのかを考えてみました。以下のような答えが挙がりました。


•  橋自身の重さ                 •  自動車や列車、歩行者による力
•  雪の重さによる力                 •  風の力
•  地震による力                      •  地盤移動による橋の変形に対して働く力
•  温度変化により橋の変形に対して働く力

様々な形をした橋
橋にはいろいろな形をした橋があります。見てみましょう。 

橋の構造の種類  

 

 

 

 

 

 

吊り橋 吊り橋(明石海峡大橋)            

 

 

斜張橋

 

斜張橋(横浜ベイブリッジ)
 

 

トラス橋 トラス橋

 

 

 

                トラス構造の色々

トラス構造

 

なぜトラス構造をとるのでしょうか。

それはトラス構造が強い構造だからです。

 

 

 

 

 

 

 

 

実験1
つまようじを折ってみます。さてどうやって折るでしょう?
(ものはどのような力に強いのか、弱いのかを試す実験)

つまようじを折っている 全員が左の写真のようにつま

ようじの両端を持って半分に折りました。

 


 物にかかる力 

 実はつまようじの折り方は左のような4つの力を使った折り方があります。
しかし、みんなの折り方は左の写真のように「曲げモーメント」を使っています。

なぜかというと、「曲げモーメント」では、折ろうとするものの上には縮む力、下には伸ばす力が働くので、折れやすいのです。

 

 

ところで橋にトラス構造が使われるのは......

トラス構造の強さの理由  

トラス構造では曲げモーメントが発生しないので強いのです。だから橋の構造に使われているのです。

 

 

 

 

 

アーチ橋
アーチ橋

 

 

実験2
アーチの強さを確かめる実験
用意する物  B4の紙1枚 マッチ棒80本

 8本で崩壊

まずは紙を平らに置いた場合
→8本載せたところでつぶれました

 

 アーチにマッチ棒

次は紙をアーチ型に置いてその上に

マッチ棒を載せていきます。

 

40本にも耐える アーチ型の紙の橋はマッチ棒40本(8本×5倍)にも耐えます。
→アーチの形は強いと言うことがわかりました。

 

 


アーチ型の構造の強い理由 このように作用・反作用の力を利用するのでアーチは強いのです。

だから橋の構造に利用されるのです。

 

 

 ラーメン橋 ラーメン橋

 

 

 

桁橋 桁橋

 

 

 

美しくて強い構造の橋が理解できたところで、

つまようじブリッジコンテスト用の橋を以下の手順で作成します。

1 設計図を書きます。
2 先生へプレゼンテーションをします。
3 実際に作成します。

今回はここで時間切れ。次回には「作った物の強度を

確かめる実験をして、終了後考察をしてレポートを書きます。

後編に続く