Utmaningen av pappertornet är en viktig övning för studenter som börjar sin studie av strukturteknik eftersom det lär sig om lastfördelning, kinematik, Newtons rörelsemetoder och andra viktiga principer. I en enkel version av utmaningen bygger eleverna ett stabilt torn ut ur en enda bit av 8 1/2-till-11-tums papper. De flesta strategier kallar för att skära papperet i remsor och formar dem i balkar. När mer än ett lag tävlar mot varandra är det vinnande laget det som bygger det högsta tornet som tål en förutbestämd mängd kraft, som brisen från en fläkt utan att falla över.

En vinnande Strategi

Den viktigaste delen av tornet är basen, och även om det finns flera sätt att konstruera det, är den stabila strukturen ett liksidigt stativ. Eftersom det fördelar belastningen symmetriskt, stativet motstår att tippa bättre än en platt pappersbit. Stativet lägger också till höjden till tornet.

När du har byggt botten, använd resten av det papper du har för själva tornet. Om du går för maximal höjd, vill du skapa den minsta möjliga basen, men offra inte stabilitet för ekonomin, eller tornet kanske inte klarar en jämn bris.

Byggpapper Girders

Varje lösning på den här utmaningen innebär att man skär papperet i tunna remsor och bildar dem i girdrar. Du vill maximera antalet girders du får från papperet. För att göra det borde du skära tunna band, men om du skär klipporna för tunna är de svåra att bilda. En bra kompromiss mellan ekonomi och stabilitet är att skära hela pappersarket i 1-tums remsor längs dess bredd.

Du kan bilda remsorna i bälgar på två sätt. En är att vikla dem runt en penna för att göra cylindrar och den andra är att vika dem i rör med trekantiga tvärsnitt. En bit tejp i vardera änden av varje balk ska vara tillräckligt för att hålla den ihop, men du kanske vill lägga till en tredje bit tejp i mitten. Lämna minst en tum i båda ändarna av varje girare untaped. Detta gör att du kan passa bälkarna ihop i längden.

Bygga botten

Du behöver minst tre balkar för att bygga ett stativ för basen. De ska spridas ut från en central topp, och avståndet mellan varje fot ska vara lika med längden på en balk. För att gå ihop med bälgarna vid toppen, linda en enda bit tejp runt gavlarna och bilda en cylinder som kan passa inuti en av bälkarna. Om du finner det här för svårt att göra, klistra ändarna ihop och ge dem en vridning innan du tappar.

Om du bygger tornet på en halkyta kan du ha problem med att stabilisera basen. En lösning är att ansluta fötterna med tre fler balkar för att skapa en triangel. Detta ger dig färre bågar att bygga tornet, så det blir inte så högt, men det blir mer motståndskraftigt mot fallande.

Upprepa tornet

Du formar tornet genom att montera kvarvarande balkar för att bilda ett långt rör. Sätt i slutet av en balk i slutet av en annan och tryck dem ihop tills tejpen hindrar dig från att trycka dem längre. Detta ger dig ett enda rör som ligger någonstans mellan 40 och 60 tum lång, beroende på hur många balkar du använde för basen. Upprepa tornet genom att trycka den ena änden av det långa röret på toppen som bildas av de tre basbjälkarna.

Eftersom du har klippt papperet längs dess bredd har du kortare balkar än vad du skulle om du klippte papperet i längdriktningen , vilket innebär att tornet har fler leder. Det här är en bra sak, eftersom lederna är starkare än spännen på bälgarna. Men om du är någon som gillar att experimentera, försök bygga ett torn med samma procedur, men den här gången skär du banden längs papperslängden och jämnar stabiliteten hos de två färdiga tornen.

An Extra utmaning

Vissa tävlingar tillåter inte användning av tejp. Du kan fortfarande använda den här strategin för att bygga tornet, men du måste hitta ett sätt att göra girdrarna ihop genom att göra små snitt i ändarna av papperet och vika dem ihop. Var noga med att dina händer är rena när du gör detta och använd en vass sax.