关键概念
建筑学
几何形状
工程学
物理学
引言
你见过网格圆顶吗？网格圆顶是由相互连接的三角形组成的球形结构。一个著名的网格圆顶是华特迪士尼世界在艾波卡特的宇宙飞船地球，但网格圆顶也常见于游乐场的攀爬圆顶。在这个科学活动中，你将使用橡皮糖和牙签搭建一个简单的网格圆顶。准备好进行一些美味的工程实践吧！
背景知识
网格圆顶是一种由相互连接的支柱构成的结构，它近似于球体（或球体的一部分）的形状。美国发明家、建筑师、作家、工程师、设计师和未来学家理查德·巴克敏斯特·“巴克”·富勒在 20 世纪 40 年代为网格圆顶申请了专利，并使其流行起来。艾波卡特的宇宙飞船地球是一个完整的球形网格圆顶，但许多其他网格圆顶，例如游乐场的攀爬圆顶和一些温室，通常只是球体的一部分。
通常，网格圆顶的支柱或脊线以三角形连接在一起，三角形的顶点形成球体的“表面”。三角形的边缘在圆顶表面形成类似大圆的形状，或称为测地线。这些支柱形成一个刚性网络，在整个结构中传递应力，使网格圆顶能够支撑惊人的质量，与其结构本身的质量相比。
材料
11 颗橡皮糖（或者，可以使用软糖或其他半硬、有嚼劲的糖果。）
25 根牙签
准备工作
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收集 11 颗橡皮糖和 25 根牙签，你将用它们来制作你的网格圆顶。
步骤
用橡皮糖将五根牙签连接在一起，形成一个扁平的五边形（五角形）形状。每个点都应该有一个橡皮糖，每条边都应该有一根牙签。
在每个橡皮糖上再戳入两根牙签，将新的牙签向上排列。
取五个新的橡皮糖，并将它们连接到新牙签的顶部，在每个橡皮糖上放入两根牙签，以形成三角形。（五边形应构成三角形的底边，新的橡皮糖应构成顶点。）你应该以这种方式得到五个三角形。你认为网格圆顶为什么是由三角形组成的？
在刚做好的三角形的顶点之间连接一根牙签，将三角形连接在一起。这需要五根牙签，并且将在圆顶的顶部创建另一个五边形。
再取五根牙签，并将一根插入构成顶部五边形的五个橡皮糖中的每一个。将新的牙签向上排列。然后将所有五根牙签都插入圆顶中间顶部的橡皮糖中。你的网格圆顶就完成了！
轻轻向下按压网格圆顶的顶部。如果它没有破裂，尝试小心地再按压一下。你的圆顶有多坚固？当你按压它时，它能很好地支撑你的手，你是否感到惊讶？
附加：再次尝试这个活动，但这次使用长的木串而不是牙签。一个网格圆顶是否比另一个更坚固？如果是，哪个更坚固，你认为这可能是为什么？
附加：尝试在圆顶顶部添加一些重量，例如较重的信封。你的圆顶在失效之前可以支撑多少重量？它有多坚固让你感到惊讶吗？当圆顶失效时，它是如何失效的？你能想出一种方法让它更坚固吗？
附加：你在这个活动中制作的网格圆顶使用了一个相对简单的设计。你可以尝试通过查看“更多探索”部分中的资源来制作更复杂或更大的网格圆顶。你能建造一个更大的网格圆顶吗？使用多种不同支柱长度的呢？更复杂的设计与此活动中使用的设计相比如何？
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观察和结果
当你将手按在圆顶上，即使你增加了压力，你的网格圆顶也能轻松支撑你的手吗？
网格圆顶的设计使其能够支撑惊人的质量，与其结构本身的质量相比。因此，你应该看到，即使你稍微增加了压力，网格圆顶也可以轻松支撑你按压在圆顶顶部的手。你需要施加很大的压力，圆顶才会失效。网格圆顶的支柱——在这里由牙签制成——被排列成三角形，这些三角形整体形成一个刚性网络，将施加在圆顶顶部的任何应力分散到结构的其余部分。
由于网格圆顶近似于一个球体，因此它具有相对较低的表面积与体积比（即，与它的表面积相比，它的体积相对较大），并且与结构本身的质量相比，它可以包围大量的体积。
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