关键概念
物理学
工程学
比率
稳定性
力
引言
如果你曾经用积木搭建过塔楼，你可能已经弄倒过其中一些——无论是故意的还是意外的。有时你的塔楼变得太高太摇晃，你就是无法让它保持站立！在这个活动中，你将了解在建造一座高且稳定的塔楼时需要做出的权衡。
背景
是什么决定了积木塔楼会保持站立还是倒塌？想想一个水平放置在地面的单个长方体积木。相对于其高度而言，该积木具有宽大的底座，因此非常稳定。如果你用手指推它的侧面，它可能会侧向滑动，但不会倾倒。现在拿起同一块积木，将其垂直立在一端。现在底座相对于其高度而言变得更窄。如果你推积木顶端附近，它可能会倒塌而不是滑动。如果你添加更多积木呢？水平堆叠的两个长方体积木将比垂直端到端堆叠的相同两个积木更稳定得多。塔楼的稳定性取决于其宽度与高度的比率。这就提出了一个挑战：给定有限数量的积木，你如何建造一座尽可能高且稳定的塔楼？（也就是说，当你推它或对着它吹气时，它不会轻易倾倒。）在这个项目中，你将尝试一下，并找出答案！
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请注意，这个相同的概念适用于真实的建筑物。非常矮的建筑物，例如单层房屋，通常非常稳定。顶部逐渐变窄的高大建筑物，如金字塔，也非常稳定。高而细的建筑物，如摩天大楼，可能更容易受到包括强风和地震在内的自然灾害的影响，这些灾害可能导致它们倒塌。需要大量的额外工程设计来确保它们保持安全！
材料
玩具纸板或木制积木，或各种空纸板箱——麦片、纸巾、鞋盒等（不要使用塑料卡扣式积木。）
铅笔和纸
椅子（用于站立）或成人（帮助你将积木放在塔顶）（可选）
风扇（可选）
准备
确保你有足够的开放地面空间来建造一座高塔，并且如果它倒塌不会损坏任何东西。
在你开始之前收集所有积木。数数你有多少积木，并按大小（小、中、大）大致分类。
画出几个不同的积木塔楼设计的草图。尽量使塔楼尽可能高——但也要计划使其稳定，以便它们不会轻易倒塌。
步骤
尝试建造你的一个塔楼设计。如果塔楼的高度超过你能够到的高度，请站在椅子上或请成人帮助添加更多积木。你能在塔楼倒塌之前完成建造吗？
如果你成功完成塔楼的建造，尝试用手指轻轻敲击塔楼的几个地方。塔楼会倒塌吗？
如果你的塔楼倒塌了，想想你如何重新设计它以使其更稳定。你需要牺牲一些高度来实现这一点吗？
如果你的塔楼没有倒塌，那就突破极限！你能在保持稳定的同时使其更高吗？
不断迭代（重新设计和重建）你的塔楼，直到它稳定但你无法在不使其不稳定的情况下使其更高。
额外项目：用风扇对着你的塔楼吹风，模拟风力。你的塔楼能保持站立吗？
观察和结果
建造最高的塔楼起初可能看起来非常简单——只需将所有积木垂直端到端堆叠，一个叠在另一个之上。这应该会给你最大的可能高度，对吗？从技术上讲，是的，但这也会导致塔楼非常不稳定，因为它太高太细了。它甚至可能在你完成建造之前就自行倒塌！相反，你可以通过使塔楼非常矮而宽来建造一座极其稳定的塔楼——但那样它就不会很高！最佳解决方案可能介于两者之间，塔楼的底部比顶部更宽。你可能必须经历多次塔楼建造迭代，直到找到最佳的设计。这是工程设计过程的正常特征。
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