Est-ce que l'amour de vos enfants pour les blocs Lego pourrait se traduire par une connaissance accrue de la physique ? Kirsty OConnor - Images PA / Images PA via Getty Images Bloc par bloc, une section en plastique à la fois, enfants et adultes du monde entier s'affrontent pour construire la plus haute structure Lego de la planète. Un récent recordman, mesurant 102 pieds (31,09 mètres) de haut, utilisé environ 500, 000 blocs pour s'élever haut dans l'air de la ville [source :World Records Academy].
Mais pour ceux d'entre nous qui ne cherchent pas à battre des records, la construction même d'une conception de pied de haut prend de la prévoyance. Votre structure sera-t-elle équilibrée et ne basculera-t-elle pas ? La base est-elle assez large pour la supporter ? Votre création Lego peut-elle résister aux forces de la nature - ou même au chat de la famille ?
Jouer et expérimenter avec Lego s'étend au-delà du temps de jeu de l'enfance. En réalité, ces blocs et produits offrent une opportunité pratique d'apprendre les bases de ingénierie structurelle , un domaine dans lequel des experts examinent des questions similaires lors de la construction de bâtiments, des ponts, voitures, barrages, stades et autres grandes structures.
L'empire Lego ultime et l'ingénierie structurelle du monde réel ont deux choses en commun :une compréhension de la physique et la créativité . Tant que vous connaissez les limites des matériaux avec lesquels vous travaillez, il y aura moins de problèmes pour évoquer votre création plastique - et peut-être d'autres structures à mesure que vous deviendrez plus avancé.
L'échelle est tout, surtout si vous voulez construire une réplique d'un monument ou d'un bâtiment célèbre. Découvrez pourquoi l'échelle est également importante pour les ingénieurs à la page suivante.
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Apprendre à construire à l'échelle est l'une des caractéristiques des briques Lego. Agence de presse Xinhua/Agence de presse Xinhua via Getty Images Les concepts d'échelle sont importants à la fois pour la construction Lego et l'ingénierie structurelle. Après tout, vous voulez construire quelque chose d'assez grand pour votre figurine et ses amis, droit?
Bien, le même concept s'applique aux ingénieurs créant des espaces suffisamment grands pour accueillir un nombre souhaitable de personnes. Même en considérant le résultat final, il y a une raison plus importante de penser à l'échelle :cela nécessite de planifier et de modéliser votre structure avant de s'attaquer à la vraie chose - un must pour les ingénieurs en structure et les architectes.
Supposons que vous vouliez construire une interprétation de la Tour Eiffel avec des briques Lego. Avant de rassembler le nombre de pièces dont vous aurez besoin, c'est une bonne idée de déterminer l'échelle de votre projet et sa taille. Cela vous permet de créer l'essentiel de la structure avec les briques à plus petite échelle. Construire à l'échelle met également en perspective les matériaux de construction, vous obligeant à admettre leurs limites. Plus la structure est grande, plus vous aurez de facilité à y incorporer des courbes et des arches, même en utilisant des briques rectangulaires. Si vous êtes particulièrement prêt à relever le défi, vous pouvez utiliser les mathématiques pour réduire la taille des projets Lego précédents en divisant les sections en tailles plus gérables.
Le ciel est la limite - même avec les produits Lego. Mais votre structure est-elle fonctionnelle ? En savoir plus sur la page suivante.
Les briques Lego peuvent aider les enfants à mieux se représenter deux principes de base que les ingénieurs considèrent :le chargement statique et le chargement dynamique. Anton Novoderezhkin/Anton Novoderezhkin/TASS Contraintes de chargement peut influencer la façon dont les ingénieurs en structure abordent un projet donné. Bien que le terme ne vous soit pas familier, c'est essentiellement une façon de se demander ce qui se passera lorsque le poids ou d'autres facteurs agiront sur une structure ou un objet.
En utilisant des briques Lego, vous pouvez mieux imaginer deux principes de base que les ingénieurs considèrent : charge statique et chargement dynamique . La charge statique comprend le poids et la pression sur la structure lorsqu'elle est à l'arrêt, tandis que le chargement dynamique fait référence à la façon dont les forces extérieures agissent sur la structure pendant son utilisation. Par exemple, chaque bâtiment a ses limites physiques pour ce qu'il peut supporter - sa capacité de charge statique. Mais qu'en est-il de quelque chose d'un peu plus mobile, comme un avion conçu pour accueillir des passagers et des conditions de vol toujours changeantes ? Les ingénieurs doivent tenir compte de ces facteurs pour s'assurer que lorsqu'un avion est chargé dynamiquement (avec des personnes, et dans les airs) c'est sûr et efficace.
Pour tester les contraintes de chargement dynamique, construisez un pont Lego, puis utilisez une voiture télécommandée ou des wagons couverts en bois de différents poids pour voir comment ils affectent la structure lorsqu'ils la traversent. L'une des poutres se déforme-t-elle sous le poids supplémentaire ? Jouer avec le chargement dynamique est bien plus efficace que de lire à ce sujet dans un manuel, où les poids et les nombres ne sont pas tangibles.
Ensuite, nous parlerons de ce que tout constructeur de Lego sérieux doit savoir.
Designer et artiste, Yinka Ilori (extrême droite), incite les enfants à construire une ville ludique lors d'un atelier LEGO. Tristan Fewings/Getty Images pour LEGO Savoir utiliser des briques pour renforcer la résistance d'une structure ne vous donnera pas seulement un avantage lors de l'utilisation des produits Lego, mais cela pourrait aussi vous aider à comprendre les structures complexes de votre communauté Lego.
Disons que vous créez un village miniature pittoresque et réalisez qu'un bâtiment n'est pas très stable et qu'il s'effondre. En le récupérant, vous vous rendez compte qu'il est encore relativement intact. Faut-il le supprimer ?
Pas nécessairement. Voyez si vous pouvez fournir un soutien supplémentaire via entretoisement , ou en ajoutant des pièces supplémentaires pour le support. Pour un ingénieur en structure, fermes, les poteaux et les poutres devraient faire l'affaire, mais les chevilles et les axes de connecteur fourniront un soutien supplémentaire à son homologue Lego. Aussi, il est sage de se demander :empiliez-vous des pièces dépareillées ou construisiez-vous avec les mêmes types de briques les unes sur les autres ? Utiliser les mêmes types de pièces pour l'empilement est une bonne stratégie pour rendre les structures plus stables.
La géographie et les conditions météorologiques influencent la façon dont les ingénieurs créent une structure. Comment tester ces conditions avec des produits Lego ?
Ingénieur en structure vs architecteBien que les deux professions collaborent souvent, les ingénieurs en structure et les architectes effectuent des travaux différents. Souvent, l'architecte propose une conception et travaille aux côtés d'un ingénieur en structure pour examiner la sécurité et l'efficacité du plan.
Les enfants jouent avec des briques de construction LEGO à l'inauguration de l'hôtel LEGOLAND Castle à Carlsbad, Californie. Daniel Knighton/Getty Images Plusieurs compétitions et expériences visuelles ont utilisé des projets Lego pour modéliser les pièges de l'ingénierie structurelle lors d'événements naturels tels que les tremblements de terre. Les concurrents apprennent comment charge sismique , ou le stress supplémentaire qu'un bâtiment subit lors d'un tremblement de terre, affecte leurs structures à petite échelle.
Ce que les constructeurs de Lego et les ingénieurs en structure admettent collectivement, c'est que créer un modèle robuste - ou même un vrai bâtiment, d'ailleurs - nécessite de comprendre une gamme d'ondes sismiques et les problèmes qu'elles posent. Étant donné que certaines régions du Nord-Ouest connaissent à la fois des tremblements de terre à basse et haute fréquence, les ingénieurs sont mis au défi de concevoir des structures de bâtiment qui peuvent résister aux deux.
Pour créer des bâtiments plus robustes qui peuvent résister aux tremblements de terre, les étudiants fabriquent des structures avec des sommets plus lourds ou insèrent des fermes de support entre les étages ou les couches de bâtiments, un peu comme ce que ferait une équipe d'ingénieurs en structure. Puis, ils défient leurs structures en les plaçant dans des simulateurs de tremblement de terre pour voir quelle conception fonctionne le mieux. L'idée est de laisser s'installer l'innovation naturelle, car certains projets proposent de nouvelles idées qui méritent d'être testées à plus grande échelle.
Qu'est-ce qui maintient les composants de votre pont Lego ensemble ? Découvrez le concept d'ingénierie structurelle avec lequel vous pouvez jouer dans votre salon à la page suivante.
Construire n'importe quoi, que ce soit un pont de tension ou juste un mur massif, hors de Legos, enseignera à votre enfant l'ingénierie. Groupe BSIP/Universal Images via Getty Certains ponts semblent défier la physique, avec des pièces massives suspendues en l'air. Il s'avère que le même concept qui rend cela possible fonctionne également à plus petite échelle avec des projets Lego à la maison.
Tension (les forces de traction sur les matériaux) et compression (la pression sur les matériaux), donner à de nombreuses structures un effet flottant. Pour les amateurs de Lego, vous pouvez essayer de suspendre des portions de structures en créant vos propres arches et ponts. Ponts en treillis, en particulier, utilisez la tension et la compression pour faire le travail. Il est également important de garder à l'esprit la rigidité de votre matériau, car il donnera plus ou moins sous une pression supplémentaire.
Publié à l'origine :13 sept. 2011
