Síla oblých tvarů
Žáci si vyzkouší, jak oblý tvar (spirály) přispívá k pevnosti a stabilitě, pro což je často v přírodě používaný.
Věková kategorie: 9-12 let
Doba trvání: 30 minut
Souvislost s Biomimikry:
Žáci zkoumají princip odolných tvarů často se vyskytujících v přírodě a propojuje to s lidským designem. Uvidí, jak mohou konstrukční strategie přírody inspirovat robustnější lidské inovace a designy.
Popis aktivity:
Pomůcky
- Nejméně tři listy papíru na skupinu žáků
- Silné lepidlo nebo lepící páska
- Větší počet knih přibližně stejné velikosti a hmotnosti – spíše menší a lehčí (sešitové)
- Pravítko
Popis
Tvar spirály je v přírodě velmi častý, jedním z důvodů je jeho vysoká relativní pevnost oproti jiným tvarům. Základem jsou oblé tvary, které jsou obecně odolnější než tvary lomené. Vyzkoušejte si to následujícím pokusem.
- Pro každou skupinu žáků si připravte tři kusy papíru, silné lepidlo/lepicí pásku a více knih/sešitů přibližně stejné velikosti a váhy. Přesný počet závisí na hmotnosti použitých knížek, proto předem vyzkoušejte, kolik jich asi bude potřeba.
- Srolujte/poskládejte papíry (v každé skupině) do třech různých tvarů: trojúhelník, čtverec a kruh. (Další informace najdete v tomto videu).
- Nyní umístěte poskládané papíry na stůl ve svislé poloze a postupně na ně dávejte knihy. Spočítejte, kolik knih unese každý tvar, než se zhroutí (zmáčkne a spadne).
- Zdaleka nejvíce knih unese tvar s kruhovým průřezem. Proč tomu tak je?
Obecně platí, že válcový/kulovitý tvar rozkládá napětí po svém povrchu rovnoměrněji než tvary s rohy (jako čtverec, trojúhelník,…). Je to proto, že v rozích se hromadí síla, která na daný tvar působí. Kulovitý tvar má tedy vyšší odolnost vůči deformaci a poruše. Podobně fungují i spirály.
