Небостъргачите: как се строи нагоре
Как се строят сгради, високи стотици метри: стоманен скелет, дълбоки основи, бързи асансьори и огромни топки срещу вятъра.
Бип-бип, Робко на линия! Загадка за теб: как сграда, висока 828 метра, колкото около 8 футболни игрища, наредени едно след друго нагоре, не пада при силен вятър? Хайде да разгадаем!
История от живота
През 1854 г. в Ню Йорк изобретателят Илайша Отис се качил на открита платформа високо над публиката и наредил да прережат въжето, което я държи. Хората ахнали, но платформата паднала само няколко сантиметра и спряла. Отис бил измислил спирачка за асансьори, която автоматично се захваща, ако въжето се скъса. Без това изобретение никой не би се качил на 50-ия етаж. Няколко десетилетия по-късно, през 1885 г., в Чикаго завършили Home Insurance Building с 10 етажа и метален скелет от желязо и стомана. Мнозина я наричат първия небостъргач.
Разбери го стъпка по стъпка
- Скелет от стомана
Старите сгради били носени от дебели каменни стени. Колкото по-висока сградата, толкова по-дебели стени трябвали долу. Стоманеният скелет носи тежестта вместо стените, затова сградата може да е висока, а стените тънки и със стъкло.
- Корени в земята
Небостъргачът стъпва на основи, дълбоко забити в земята. Използват се дълги колони от бетон, наречени пилоти, които стигат до твърдите пластове. Така огромната тежест се разпределя и сградата не потъва.
- Борба с вятъра
Горе вятърът духа много силно. Високите сгради са направени леко да се огъват, за да не се чупят. Някои имат огромна тежка топка или тежест горе, която се клати обратно на сградата и я успокоява.
- Асансьорите
Без асансьори небостъргачите не биха имали смисъл. В много високите сгради има бързи асансьори, а често и „небесни фоайета“, където сменяш асансьора по пътя нагоре.
Представи си така: Небостъргачът е като твоето тяло: скелетът (стоманата) те държи изправен, кожата (стъклените стени) само те покрива, а краката (основите) стъпват здраво на земята. Когато те бутне някой, ти леко се огъваш, вместо да паднеш.
- 1854Отис показва асансьор с предпазна спирачка
- 1885Home Insurance Building в Чикаго, 10 етажа с метален скелет
- 1931Емпайър Стейт Билдинг в Ню Йорк, 381 м до покрива
- 2004Тайпе 101 в Тайван с огромната топка срещу люлеене
- 2010Бурж Халифа в Дубай, 828 м
Решени примери
Защо в Тайпе 101 в Тайван има огромна златиста топка между 87 и 92 етаж?
Тя тежи около 660 тона и виси като махало. Когато вятърът или земетресение разклати кулата, топката се клати в обратна посока и намалява люлеенето.
Защо горните етажи на висока сграда понякога се люлеят с десетки сантиметри при буря?
Сградата е направена да се огъва леко. Ако беше напълно твърда, силният вятър можеше да я напука. Гъвкавостта я пази.
Защо Бурж Халифа е по-тясна нагоре?
Колкото по-нагоре, толкова по-малко тежест трябва да се носи. Стесняването олекотява сградата и разбива вятъра, така че той не я бута толкова силно.
Внимавай с тези грешки
- Небостъргачите са напълно твърди и не помръдват.Високите сгради са проектирани да се огъват леко при вятър. Това ги прави по-безопасни.
- Стените държат небостъргача изправен.Тежестта се носи от скелета от стомана и бетон. Стъклените стени само покриват сградата.
- Колкото по-висока е сградата, толкова по-плитки основи ѝ трябват.Обратното: високите сгради имат нужда от много дълбоки и здрави основи.
Задачи
Лесни
Ако един етаж е висок около 3 метра, колко висока е приблизително сграда с 10 етажа като първия небостъргач?
Подсказка
Умножи етажите по височината на един етаж.
Отговор
Около 30 метра (10 x 3).
Огледай се около училището или дома. Намери най-високата сграда, която виждаш. Преброй етажите ѝ и пресметни височината ѝ, ако етажът е 3 метра.
Подсказка
Броенето на прозорците един над друг помага.
Отговор
Отговорът зависи от сградата: брой етажи x 3 метра.
Средни
Бурж Халифа е 828 м, а Емпайър Стейт Билдинг е 381 м до покрива. С колко е по-висока Бурж Халифа и приблизително колко пъти?
Подсказка
Извади, после сравни с удвоената височина.
Отговор
С 447 метра по-висока, около 2 пъти (2 x 381 = 762).
Защо според теб в небостъргачите има по няколко асансьора, а не един огромен?
Подсказка
Помисли за сутрин, когато всички отиват на работа.
Отговор
Един асансьор не може да вози хиляди хора навреме. Много асансьори работят едновременно, а ако някой се развали, другите работят.
Трудни
Направи кула от 10 листа хартия и тиксо, която да стои сама. Колко висока стана? Какво направи, за да не падне?
Подсказка
Тръба от навита хартия е много по-здрава от плосък лист.
Отговор
Най-добре стоят кули с широка основа, стеснени нагоре и със сгънати на тръби листове.
Сложи кулата си до вентилатор на слаба степен (с възрастен). Какво можеш да промениш, за да не се клати толкова?
Подсказка
Къде е по-добре да сложиш тежестта: горе или долу?
Отговор
Помага по-широка основа, тежест долу и по-тясна горна част, точно като при истинските небостъргачи.
Конкурс за най-висока хартиена кула
Цел: Да построиш възможно най-висока кула само от хартия и тиксо, която издържа на вятър.
- Всеки отбор получава 10 листа А4 и 1 метър тиксо.
- Имате 15 минути да построите кула, която стои сама.
- Измерете височината с метър.
- Духнете силно срещу кулата от 30 см или ползвайте ветрило.
- Обсъдете кои идеи от небостъргачите сте използвали: тръби, широка основа, стесняване.
Накрая: Кулите се подреждат по височина и се отбелязва коя е издържала на вятъра.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.