比空氣更輕?埃菲爾鐵塔是怎麼做到的
如果把埃菲爾鐵塔拆下來熔了,煉出一個鐵球。請問,這個鐵球有多大?不要查資料請在以下選項當中做出選擇:
A、直徑100米;B、直徑50米;C、直徑25米;D、直徑12米。
給你一些參考,此鐵塔底部寬125米,高324米,那麼,請在留言區寫下你的答案吧。
正確答案是,12米。是不是很誇張?
還有更誇張的,想象一個圓柱,剛剛好能把埃菲爾鐵塔給罩住。
好,那麼罩在它裡面的空氣的重量,都會比埃菲爾鐵塔更重了......還重得不少,大約重了2700噸。
所以,要說極致輕薄,埃菲爾鐵塔必須算一個。
但是,就是這麼個在今天看起來人人都愛的建築,回到1889年它剛剛誕生的時候,卻惡評不斷。最瘮人的一句評價是——它就是一個立起來的骷髏,滿滿的惡意吧。
誒,但這句話,在設計師古斯塔夫埃菲爾耳朵裡面聽起來,就不是嘲諷而是恭維了,於是他連連豎起大拇指表示,這位批評家簡直太識貨了。爲什麼?因爲埃菲爾鐵塔就是照着骨架設計的,準確說,還是照着我們自己的大腿骨來設計的。
解剖學家赫爾曼·馮·邁耶在19世紀50年代一直在對股骨,就是大腿骨進行研究。由於股骨在水平方向延伸至髖臼,使得關節承受的負荷偏離了中心,那關節是如何處理這些偏心的負荷呢。研究發現,由於股骨頭部存在一種名爲小樑的骨骼網狀結構,我們把它稱之爲骨小樑,就讓負荷得到支撐了。
這個研究恰好被邁耶的同事,當時正在爲一種新型的、功能強大的起重機設計苦思冥想的工程師卡爾·庫爾曼看到。他立馬意識到,這些骨小樑的結構與它們受支撐負荷產生的應力和壓縮線完全相同。這就意味着,骨小樑正好形成在支撐所需的位置。這不就是同樣需要支撐負荷的起重機要的結構嗎。
因此,當庫爾曼回到起重機的設計上時,他發明了至今仍然在使用的“圖解靜力學”,一種用圖形來表示推力和拉力的新工具。
好,巧的是,庫爾曼的學生之一,莫里斯·科奇林就在埃菲爾鐵塔工作。正是科奇林根據他對力的可視化訓練,勾畫出了埃菲爾鐵塔的原始概念圖:
使得這樣一座最大限度地減少材料使用的高塔屹立了起來,並且,還巧妙的利用塔身的曲線,將風力製造傾倒力,轉移到了堅固的地基上,是仿生建築的一次巨大成功。