核心概念
物理学
工程学
材料
力
强度
简介
如果你观察过桥梁，你可能已经注意到它们可以用不同的材料制成。有些是木制的，有些是钢制的，有些是混凝土的，有些甚至是用石头制成的。如果你想用家里随手可得的东西建造一座简单、坚固的微型桥梁，哪种材料是最好的选择？试试这个活动来找出答案！
背景
工程师应该使用什么材料来建造桥梁？这个决定取决于许多因素。桥梁位于哪里？桥梁有多长？什么东西将通过桥梁（人、汽车还是火车）？总负载有多重？
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
你可能知道不同的材料有不同的属性。你可能会用你的感官来思考各种材料的属性——例如，某物的外观或感觉；是浅色还是深色；光滑还是粗糙？还有一些属性描述了材料的强度。这些被称为机械属性。例如，拉伸、挤压或弯曲材料有多困难？当你弯曲材料然后松开时，它会保持弯曲还是恢复到原来的形状？如果你把材料弯曲得太厉害以至于它断裂，它是缓慢地发生还是突然且意外地断裂？
你可能在日常生活中体验过这些不同的属性而没有意识到。当你弯曲回形针时，它会保持弯曲；也很难让回形针“突然”断裂。将此与木制尺子进行比较。如果你稍微弯曲尺子，它会弹回原来的形状；但是如果你弯曲得太厉害，它就会断裂。有些材料，如橡胶，很容易拉伸或挤压。其他材料，如岩石，则硬得多。你可能可以想象哪些属性对于桥梁很重要。如果一辆重型卡车驶过桥梁，你希望桥梁下沉很多吗？你希望桥梁在卡车离开后恢复到原来的形状吗？在这个活动中，你将用各种家用材料探索这些属性，并决定哪种材料最适合造桥。
材料
两本厚书或小盒子
纸
蜡纸
铝箔
剪刀
胶带
至少25个便士。（如果你没有足够的便士，你可以使用更少但更重的硬币，例如四分之一美元硬币，或其他小物体作为砝码，例如小石头、螺栓等。）
尺子或卷尺（可选）
准备
将你的蜡纸和铝箔剪成与纸张大小相同的尺寸。
将你的书本间隔约10英寸放置。
将你的三张材料中的每一张折叠成桥梁形状：首先将它们纵向对折至少两次。然后向上折叠边缘以形成墙壁。用胶带粘住边缘，以防止桥梁展开。确保你的桥梁足够宽，可以平放便士。你认为哪种材料最适合造坚固的桥梁？
步骤
将你的其中一座桥梁放在书本之间的空隙上。
在桥梁的中间放一枚便士。
一次一枚地继续在桥梁上添加更多便士。将便士均匀地沿着桥梁的长度间隔开。这模拟了真实的人或汽车如何穿过桥梁；他们不会全部堆叠在一起。
当你继续添加便士时，仔细观察桥梁。桥梁保持其形状还是开始下沉？
如果你用便士填满了桥梁的整个表面，则开始第二层。继续添加便士，直到桥梁坍塌。需要多少枚便士才能使桥梁坍塌？
对你的其他桥梁材料重复此步骤。哪座桥梁承受的便士最多？桥梁的坍塌方式是否相同（即，有些桥梁突然坍塌，而有些桥梁逐渐坍塌）？
附加题：用每种类型的材料建造一座新的桥梁。在每座桥梁上添加一些便士——但不足以使其坍塌——然后移除便士。桥梁是否完全恢复到原来的形状——还是永久变形？
附加题：物体的形状也会影响其强度。尝试改变你的桥梁的几何形状，例如，调整底部的宽度或墙壁的高度，或将每张纸对折的次数。改变形状如何影响桥梁可以承受多少便士？
观察和结果
你可能会发现纸张制成的桥梁最坚固。你可能会惊讶地发现铝箔桥梁不是最坚固的。毕竟，金属不是比纸张更坚固吗？物体的强度不仅取决于其材料，还取决于其尺寸。一张厚纸可能比一张薄金属片更难弯曲——而铝箔非常薄。
如果你仔细观察，你可能还会注意到桥梁的坍塌方式并不完全相同。纸桥可能会开始逐渐下沉，最终掉落并掉落硬币。铝箔和蜡纸桥梁可能会更突然地失效——大部分时间保持其原始形状，然后迅速坍塌。在建造自己的桥梁时，你将如何考虑这些信息？
更多探索 纸桥，来自大众科学 悬索桥科学：桥梁设计如何比较？，来自大众科学 数字的力量：意大利面梁，来自大众科学 儿童 STEM 活动，来自科学伙伴
此活动由科学伙伴合作推出
