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GONG XING

什么是

拱形的力量

科学小知识

身上压着高山峻岭或在几十米深的海水里

隧道为什么还能这样坚固呢？

那么，隧道里藏着哪些科学小秘密呢？

跟着 小精灵“嘟嘟”一起来了解吧！

01

纸桥的结构

一起做个小实验吧

我们把一张纸放在两摞书中间，在这座桥上放一把小剪刀，观察发现，剪刀放到纸上去，纸桥发生了什么变化？

剪刀一放上就把纸桥压垮了。

那如果把这张纸弯曲放在两摞书中间，形成拱桥结构，想想会发生什么变化？

相信小朋友都看到了，拱桥稳稳的支撑住了剪刀。那你们知道是什么原理吗？是什么科学原理让纸拱桥支撑住了剪刀了呢？

原来是拱桥把受到的压力分解成一个向下的力和两个水平向两端的力（向外的推力）。所以我们把剪刀放在拱桥上时，产生的压力会被传递到桥两端的地面。

在平时的日常生活中，你们有没有发现过拱形结构的建筑物或桥呢？一起来说一说为什么这么多建筑物都是带有拱形的呢……

上面的建筑物，它们都有什么共同的特征？它们都是带有拱形的建筑物，因为拱形具有很强的抗弯曲能力，它可以承受很大的压力。

02

纸拱如何变形

纸拱是如何变形的？

把纸先卷一卷再松开，做成一个拱形，用小铁片测试一下它能承受多大压力。

假如用两本书分别抵住两边拱脚，保持拱形，再用小铁片测试它能承受多大压力，可以依次放入几个小铁片，看看纸拱桥有什么变化？

最后再用更多的书分别抵住两边拱脚，保持拱形，再用小铁片测试它能承受多大压力，依次放入更多的小铁片，看看纸拱桥有什么变化？

实验结论：抵住拱足后，拱桥能承受的小铁片个数变多了；抵住拱足的重物越多，拱桥能承受的小铁片数量越来越多。

03

拱形的力量

拱形的力量

拱形桥承载重量时，能把压力向下向外传递给相邻的部分，而拱形各个部分相互挤压，会结合得更加紧密。

人在拱桥上走或者汽车在拱桥上开时，拱形受到一定的压力会产生一个向外推的力。拱足能抵住这个压力，拱桥就能承载很大的重量。

同样隧道也是一样的道理，隧道的顶部是个圆形的结构，当受到上方压力的时候，这种结构能将压力传给拱形结构的两端，所以隧道拱桥的两端建造的非常牢固。

桥面在拱形的上方

在拱形的上方

桥面在拱形的下方

在拱形的下方

桥面在拱形的下方，桥板可以拉住拱足，抵消拱向外的推力，从而大大减少了桥墩的负担。