Författare: Björn Bergvall

How strong is a piece of paper?

We are going to test the strength of paper, folded in differently  shaped columns, by piling books on top. This is very similar to how columns are used to support buildings and other structures.

Triangle, square and circle. Which paper is the strongest?

The Science Behind It

The cylinder can support the most books because it’s walls don’t have any edges. The force of the books cannot become concentrated in a particular area. The load is distributed evenly. In other words, all parts of the cylinder are sharing the load of the books.  All parts of the cylinder, therefore, contribute to it’s overall strength until, finally, it collapses.

The square and triangle deform more easily.  They shift the weight of the books to their edges and corners, which deforms their walls and leads to a quick collapse.  They are unable to carry weight only at their edges.

Have you noticed columns in buildings and other structures, like parking garages? What shape are the columns? Are they on the inside of the building/structure to serve their practical purpose of supporting beams or arches? Or are they exterior columns which lend support but also beauty to the structure?

Early architects in several ancient civilizations used columns in architecture including the ancient Egyptians, Persians, Greeks and Romans.

Challenge Instructions

  • Use regular copy paper, not card stock for this challenge.
  • Fold each paper into the three shapes and secure with tape.
  • Slowly pile books on top of each shape.

How many books can you pile on top of each shape? We did this experiment three times and got three different results, although the cylinder always bore the weight of three to four times the amount of books as the square or triangle.

© Copyright 2020 CreeksideLearning.com

Hur starkt är ett papper?

Vi ska testa styrkan på papper, vikta i olika formade pelare, genom att stapla böcker ovanpå. Detta liknar mycket hur pelare används för att stödja byggnader och andra strukturer.

Triangel, kvadrat och cirkel. Vilket papper är starkast?

Vetenskapen bakom det

Cylindern kan bära flest böcker eftersom dess väggar inte har några kanter. Böckernas kraft kan inte koncentreras till ett visst område. Lasten fördelas jämnt. Med andra ord delar alla delar av cylindern delar på böckernas belastning.  Alla delar av cylindern bidrar därför till dess totala styrka tills den slutligen kollapsar.

Kvadraten och triangeln deformeras lättare.  De flyttar böckernas vikt till sina kanter och hörn, vilket deformerar deras väggar och leder till en snabb kollaps.  De kan inte bära vikt endast vid sina kanter.

Har du märkt pelare i byggnader och andra strukturer, som parkeringsgarage? Vilken form har pelarna? Är de på insidan av byggnaden/strukturen för att tjäna sitt praktiska syfte att stödja balkar eller valv? Eller är det yttre pelare som ger stöd men också skönhet till strukturen?

Instruktioner för utmaningar

  • Använd vanligt kopieringspapper.
  • Vik varje papper i de tre formerna och säkra med tejp.
  • Stapla långsamt böcker ovanpå varje form.

Hur många böcker kan du stapla ovanpå varje form?  Vi gjorde detta experiment tre gånger och fick tre olika resultat, även om cylindern alltid bar vikten av tre till fyra gånger mängden böcker som kvadraten eller triangeln.

© Upphovsrätt 2020 CreeksideLearning.com

Fallskärmsutmaning

Översikt

Lär dig om luftmotstånd samtidigt som du tillverkar en fantastisk fallskärm! Designa en som kan falla långsamt till marken innan du sätter den i luften, testa och gör ändringar under tiden. Förhoppningsvis kommer din fallskärm att sjunka långsamt ner till marken och ge din vikt en behaglig landning. När du släpper fallskärmen drar vikten ner strängarna och öppnar upp en stor yta av material som använder luftmotståndet för att sakta ner. Ju större yta, desto större luftmotstånd och desto långsammare faller fallskärmen.

Genom att skära ett litet hål i mitten av fallskärmen kan luften sakta passera genom den i stället för att strömma ut över ena sidan.
bör hjälpa fallskärmen att falla rakare.

Material som behövs:

  • En plastpåse eller ett lätt material
  • Sax
  • Snöre
  • Ett litet föremål som fungerar som vikt, en liten actionfigur är perfekt.

Instruktioner

  1. Skär ut en stor kvadrat ur plastpåsen eller materialet.
  2. Klipp av kanterna så att det ser ut som en oktagon (en åttasidig form).
  3. Klipp ett litet hål nära kanten på varje sida.
  4. Fäst 8 stycken snören av samma längd i varje hål.
  5. Knyt snörbitarna till det föremål som du använder som vikt.
  6. Använd en stol eller hitta en hög plats för att släppa fallskärmen och testa hur bra den fungerade,

Kom ihåg att du vill att den ska falla så långsamt som möjligt.

Ytterligare resurser

Tänk på det! Fungerar större fallskärmar bättre? Hur skulle du ändra konstruktionen för att kunna bära en tyngre eller lättare vikt?

  1. Hur fungerar en fallskärm? https://tinyurl.com/we6r5nj
  2. Fallskärmar och vetenskapen om luftmotstånd: https://tinyurl.com/yakmqzkn

Tipset är hämtat från www.projectexploration.org

Parachute Challenge

Supplies Required:

  • A plastic bag or light material
  • Scissors
  • String
  • A small object to act as the weight, a little action figure would be perfect

Overview

Learn about air resistance while making an awesome parachute! Design one that can fall slowly to the ground before putting it to the
test, making modifications as you go. Hopefully your parachute will descend slowly to the ground, giving your weight a comfortable
landing. When you release the parachute, the weight pulls down on the strings and opens up a large surface area of material that
uses air resistance to slow it down. The larger the surface area, the more air resistance, and the slower the parachute will drop.

Cutting a small hole in the middle of the parachute will allow air to slowly pass through it rather than spilling out over one side, this
should help the parachute fall straighter.

Instructions

  1. 1. Cut out a large square from your plastic bag or material.
  2. Trim the edges so it looks like an octagon (an eight sided shape).
  3. Cut a small hole near the edge of each side.
  4. Attach 8 pieces of string of the same length to each of the holes.
  5. Tie the pieces of string to the object you are using as a weight.
  6. Use a chair or find a high spot to drop your parachute and test how well it worked, remember that you want it to drop as slow as possible.

Additional Resources

Think About It! Do bigger parachutes work better? How would you modify the design to carry a heavier or lighter weight?

  1. How does a parachute work? https://tinyurl.com/we6r5nj
  2. Parachutes and the science of air resistance: https://tinyurl.com/yakmqzkn

This experiment is found at www.projectexploration.org

Ecosystem

Do like this:

  1. Clean the two plastic bottles properly.
  2. Cut bottle No. 1 in half and put the top of the bottle away. It can be used for something else.
  3. Pour clean sand into the bottom of the bottle and pour about 2 cm of water on top.
  4. Cut about 3 cm off the bottom of bottle 2.
  5. Take the upper part of the bottle and put it in the first bottle.
  6. Pull a cotton string through it so that the string extends into the water.
  7. Put in some soil and plant a plant or sow some seeds.
  8. Take the bottom of the second bottle and turn upside down to put a lid on the ecosystem.
  9. Study how the plants grow in the artificial ecosystem.

I give a thanks to lekolar.fi for the idea.

Ekosystem

Gör så här:

  1. Rengör de två plastflaskorna ordentligt.
  2. Skär flaskan nr 1 på mitten och lägg bort flaskans topp. Den kan användas till något annat.
  3. Häll ren sand i botten av flaskan och häll ca 2 cm vatten ovanpå.
  4. Skär bort ca 3 cm av botten på flaska
  5. Ta den övre delen av flaskan och lägg den i den första flaskan.
  6. Dra ett bomullssnöre genom den så att snöret sträcker sig ut i vattnet.
  7. Lägg i lite jord och plantera en planta eller så några frön.
  8. Ta botten på den andra flaskan och vänd upp och ner för att sätta ett lock på ekosystemet.
  9. Studera hur växterna växer i det konstgjorda ekosystemet.

Ett tack till lekolar för tipset.