4-扩展-a纸桥过车在线视频

好 大家好

我们已经学过很多力学的知识了

可有人会说 学这些知识有什么用呢

那么下面的话

我为大家介绍一个游戏

这个游戏的话呢 是十年前

我带着我们的学生来做一个比赛

在这个比赛中的话

他们充分的利用了力学的知识

而且获得胜利

下面我们来看一下 叫纸桥过车

我来介绍一下 我们设计的方案

最后我们来看一下视频

好 那么这个纸桥过车的话呢

实际上是当时啊 我们跟

就 我跟中央电视台异想天开栏目啊

设计的一个节目

这个要求是什么呢

就是说提供6吨报纸 就是说6吨废报纸

要求设计一个长6米

离地面高2米的一个纸桥

要求是设计完之后

要让真正的汽车开过去

主要材质是报纸

辅助工具的话 就是白乳胶

那么通过筛选的话呢

最后由清华的学生跟网友队参加那个比赛

清华学生的话 当然正好是我教的学生

他们正好在学理力

学完之后来参加的这个比赛

当时的话呢

清华学生由机械系的10名同学

和网友队的 是大概是

来自全国各地的4个网友组成的

他们首先的话 面临的问题是说

如何设计这个问题

就是 这个桥现在没有

你要把它做出来

你要先考虑一些方案

那么 当时的话呢 清华队跟网友队啊

各自从他们自己的知识水平

然后各自取得一些帮助

比如说 清华队的话呢

自己去找材料 自己学习

网友队的话呢 是通过网络啊

联络很多网友

他们提供了很多帮助来进行设计

清华队当时决定的是

把报纸变成纸筒 设计纸筒桥

重点是提高纸张的抗弯刚度问题

而网友队的话呢 决定把报纸做成纸绳

提高 就是说纸张的拉伸强度问题

他们设计的思路是不一样的

大家注意 在这部分的话呢

它一部分用了

我们力学知识及理论的一些知识

还有一些的话 超出了我们的知识

用了材料力学的知识

所以他们当时还自学了一些东西了

下面我们介绍下 他们各自队的设计的思路

和可能遇到的问题

我们先从清华队的设计思路说起

那么为了说明这个问题的话呢

我们可以想象一下

在日常生活中

如果我们有根竹筷子

要把这竹筷子拉断的话呢

是很困难的

但是呢 你把它掰断是很容易的

那么这里面就有问题

为什么拉断不容易而掰断容易的话呢

我们来给个简要解释

就是首先竹筷子的话呢

是有由很多纤维组成的

好 我们画个示意图啊

假设画几根纤维

在拉伸的情况下 这些纤维的话呢

是同步的变形的 都拉长

如果做个截面之后的话呢

每根纤维受到那个微小的力

这个微小的力合在一起之后

和你受到的拉力平衡

所以的话呢 各个纤维是平分的拉力的

从这一项说的话呢 在拉伸的时候

这些纤维 要不然都断 要不然都不断

因此 它们是团结一致的

我们可以想象的话呢 如果团结一致的话呢

当然就容易抵抗外界的拉力

但是呢 在弯曲时候不是这样的

在弯曲过程中 我们可以想象

它最上面的这一层材料的话呢

是被拉长了

而最下面的话呢 被压缩了

这个你很容易 因为一个橡皮

弯的时候你试试看看

你画上平行线 弯的时候你看看这一点

因此的话呢 如果你把它截断开之后

你可以看出来

每根纤维受力是不一样的

上面纤维的话呢 受拉力它比较大

下面的话 受压力比较大

中间的纤维的话呢 受力比较小

甚至是不受力

所以从这个意义上来说的话呢

这些纤维在弯曲的时候

它们是各自为战的

而你可以想象

各自为战当然容易被别人突破了

所以的话呢 我们要想办法

要充分利用材料性质 让它承受拉力

但是呢 有的时候 它的确会弯呢

所以的话呢 就应该想办法

怎么样解决物体它容易抵抗拉力

而不容易抵抗弯曲的这样一个缺点

该怎么办呢 我们可以想到这样

就是在弯曲的时候啊

上下两侧受力比较严重 中间受力比较小

因此的话呢 我们可以考虑

比如说 把中间的材料挖下它

挖完之后比如说 像一个工字形

像铁路的铁轨

铁轨的话呢 也就是说

上下两端面积比较大

中间的话呢主要起支撑作用

所以它只是很窄的一个连接部件就可以了

好了 有这个思路之后的话呢

我们可以想象

如果你把这个变成一个圆筒

也是可以的 特别是如果你知道载荷的

受力方向的话 做工字形效率比较高

但是如果你对于载荷出力方向

是什么方向不太清楚的条件下

做成圆筒的话呢 就更好一些

做圆筒的本质上是什么呢

是把中间受力不太大的材料啊

干脆不要了 全部放到外面去

用外面受力比较大

所以的话呢

把它做成一个截面是圆筒的材料

既好做效率也比较高

因此 清华队的学生的话呢考虑到

就是说 报纸啊几乎不能承受弯曲

于是加了力之后弯曲

所以的话 他决定把报纸卷成纸筒

开始的时候想自己卷

后来的话有各种原因限制

场地限制 各种限制的话呢

安全限制 最后只好去工厂做了

工厂做的话呢 因为每个都有费用啦

所以他们仔细的算一下

比如说给了6吨报纸

他们算了一下只需要1吨报纸

然后他们商量 把5吨报纸卖给工厂

那个钱的话呢也不要了

你把这个钱给我加工

剩下的1吨报纸就可以了

好 通过这样的方式

当然这个在游戏规则之内还是允许的话

把这个报纸

做了1吨报纸的纸筒出来了

那么 这是他们做的桥面

在设计的时候呢 考虑各种因素啊

比如说有横梁有重梁

然后的话呢 有桥墩 有垫纸灯等等

就每一个环节都基本上考虑到

就是说 比如说加上垫纸的话呢 隔震

加上桥面的话呢 把力量分散 等等

经过充分的考虑

同时的话呢 他们做了很多实验

而且当时啊 因为是国庆期间

很多实验室都关了

所以的话呢 我们因陋就简做实验

比如说 根据自己的重量坐上去之后

测试它的变形

来算出它的一些相关的一些参数

可以利用这些方式 利用很简单的方式

把这相关参数测出来了

而网友队的话呢 他设计思路啊

也是和纸张受力情景有关系

比如说 一张纸啊 如果没有经过特殊处理

你可以知道 你放个重物的话呢

它马上就弯曲变形 因此的话呢

它不太容易承受压力和弯曲

因此他想把它怎么呢

把它变成一个纸绳

因为纸绳受拉的时候一般不容易断

所以的话呢 他们专门设计了一个装置

临时设计的 一个Y字形的装置

用铁棍设计的

然后的话呢 用它编辫子

好 就像女孩编辫子的时候

他把那个纸绳啊 编成一个粗纸绳

最后 编出来之后的话呢

每一根有这么粗

大概直径可能快有10厘米了

很粗 很长

放在地上的话还挺壮观的

然后他们自己做的实验

就是说 这样的纸绳 每一根纸绳啊

两边各站9个人来拉

发现9个人 两边各站9个人才把它拉断

所以的话呢 按照他们的理解的话呢

这个绳子还是挺结实的

你们大家都可能都有经验

你用草绳绑东西 草绳还是比较结实的

所以他们的纸绳也比较结实

那么 引桥的话呢 是用一些别的部件连接的

这是允许的

当然我们知道主桥是纸做的就可以了

好了 从理论上来说的话呢

这个网友队的设计啊 是有隐患的

因为我们开始设计的时候也考虑这个方案

我们觉得这个有问题 所以排斥掉了

它是什么问题呢

就是虽然这个纸绳受拉的时候

可能不会断

但是它可能有一些变形啊

会可能会使它变形比较严重

我们根据生活经验 比如说你会弹吉他

或者你会弹琴

你把琴弦轻轻的一按 它就会变形

或者你要是以前 老式的晒衣服的时候

你挂个衣服 衣服很轻

但是那个挂衣服的那个绳啊

马上就会明显变形

也就是说的话呢 根据力学的道理

你挂一个很轻的重物的话呢

这个水平的绳子就会有个明显的变形

而且它这个力啊

可以测得它和角度有关系啊

如果角度是10多度的话呢

这个水平方向的张力啊

可能是拉力的11倍多

那么 纸绳中受到的拉力如果超过

就是说汽车的很多倍 比如说我们刚刚说的

可能超过10多倍 因此的话呢

它的变形就会很严重

我们假设它的汽车轮距是2米的话

绳长是6米 假设变形有10%的话呢

你可以算出来 变形之后啊

绳长会变成6.6米 你一算得话

高度下降1米多 你看照片中就能看出来

的确下降了很多

本来桥高2米 现在基本上下降一半了

所以说呢 网友队啊

可能事先考虑的主要是

是不会拉断 他们忽略了一个什么呢

变形的问题 变形太大的话

会使这个纸桥像网兜一样把汽车兜住

所以的话呢 当汽车开上引桥时候

会出现一个问题 就是说

由于这个张力特别巨大的话呢

会使得引桥会被拉动

引桥本身有铁那个支架 但是它

由于汽车拉力 因为我们汽车比如说1吨多

它拉力可能有10吨呢

所以的话呢 拉动了

拉动之后的话呢 变形更大了

达到 变形达到1.4米

所以的话呢 这样一来就会一个问题

汽车开的时候啊 开始还比较平坦

越往上走啊坡越陡

我们知道汽车爬坡是有一定限制的

所以的话呢

会出现它的底盘接触的搁浅了

在这种情况下 你要再开的话呢

后轮就会把报纸打飞了

会出现报纸飞扬

再打的话 就可能报纸被打穿了的情况

所以说呢 在这种情况下

汽车就开不过去了

因此 清华队是经过了充分的理论分析

所以的话呢 结果没有超出我们的意外

在现场的话呢 基本上看不出桥有什么变形

而网友队的话呢 的确是比较悬乎

所以的话呢 通过这上面我们看出来

就是说 没有一个比较好的分析啊

凭自己的经验做的话呢

有的时候会出问题的

那么下面的话啊 我们看看视频

这当时比赛的那个剪辑

用头脑赛跑 用双手说话

观众朋友们 你们好

欢迎您来到异想天开

那好 今天啊

我就要给各位出一道难题

给您提供6吨报纸 6吨

来制作一座纸桥

当然我们说的纸桥

可不是玩具小纸桥什么的

是一座真正的桥

这座桥要能通过一辆吉普车

当然 我们所说的吉普车呢

也不是我手里这个玩具吉普车

是一辆真的重达

一吨多重的吉普车

那么 究竟我们这个想法

有没有可能成为现实

又有谁敢来挑战这项

不可能完成的任务呢

请您继续往下看

6吨报纸 8桶胶

纸桥过车

异想天开

开始

我得离远点

好 向左打轮

后悔还来得及

怎么样

夕阳无限好啊

夕阳无限好

还有什么要说的吗

没啦

各就各位 预备

听我口令

开始

鼓掌吧

很悬

桥在颤动

往左打轮

现在的车头已经进入了纸桥

往左打轮

现在整个车身

进入了纸桥

1.2吨的汽车向前缓缓地行进

司机有一点憋气

心跳过快

汗流浃背

后悔来不及啦

往前冲吧 小伙子

往前走

不要往两边看

你就会融化在蓝天白云之中

开吧

基本过来啦

还差一米

往前走

再往前走

往前走

往前走

你眼泪都出来了

眼泪都出来了

没那么夸张吧

怎么样 你来说一说

我觉得很激动

我们的成果终于出来啦

哎呀 你怎么出血了

刚才一不小心撞的

他刚才一高兴

他的大门牙咬到了他的下巴颏了

来 你来说两句

感觉不错 感觉不错

早知道就不做这么厚的桥梁了

哎呦 还在吹牛

他说早知道就做一层桥梁了

这人家已经吓坏啦

怎么样 欢呼一下好不好

耶

现在我们拭目以待

网友队做的大网兜

不是大网兜

是类似网兜的桥

用废报纸做的桥

看看能不能兜住我们的汽车

听我的口令

各就各位

准备好了吗

开始

前轱辘

已经轧在了引桥上

冲上去啦

冲上去啦

冲上去啦

冲上去啦

走吧 走吧

走哇

感觉到软了吗

哎 不要着急

不要熄火

不要熄火

往前走

对对对

踩油门

踩油门

掌声鼓励

ok 使劲

使劲

走不了

没事

不要着急

退一下

观众朋友们

观众朋友们

非常遗憾

挑战失败啦

清华大学代表队

获得了本次比赛的冠军

祝贺你们

哈哈 好

好 这是花环

好 电视机前的观众朋友们

我们下面呢还有一个重要的环节

就是我们还要让很多的人去到

清华大学设计的

那个比较稳的桥上去站一站

看看到底它的极限是什么

好 跟我一起来

惊心动魄的纸桥过车大赛

已经圆满地划上了句号

清华队经过科学的理论论证

和反复的试验

终于使他们制造出的纸筒桥

获得了比赛的冠军