關鍵概念
建築學
幾何形狀
工程學
物理學
引言
你見過網格圓頂嗎？網格圓頂是由相互連線的三角形組成的球形結構。一個著名的網格圓頂是華特迪士尼世界在艾波卡特的宇宙飛船地球，但網格圓頂也常見於遊樂場的攀爬圓頂。在這個科學活動中，你將使用橡皮糖和牙籤搭建一個簡單的網格圓頂。準備好進行一些美味的工程實踐吧！
背景知識
網格圓頂是一種由相互連線的支柱構成的結構，它近似於球體（或球體的一部分）的形狀。美國發明家、建築師、作家、工程師、設計師和未來學家理查德·巴克敏斯特·“巴克”·富勒在 20 世紀 40 年代為網格圓頂申請了專利，並使其流行起來。艾波卡特的宇宙飛船地球是一個完整的球形網格圓頂，但許多其他網格圓頂，例如遊樂場的攀爬圓頂和一些溫室，通常只是球體的一部分。
通常，網格圓頂的支柱或脊線以三角形連線在一起，三角形的頂點形成球體的“表面”。三角形的邊緣在圓頂表面形成類似大圓的形狀，或稱為測地線。這些支柱形成一個剛性網路，在整個結構中傳遞應力，使網格圓頂能夠支撐驚人的質量，與其結構本身的質量相比。
材料
11 顆橡皮糖（或者，可以使用軟糖或其他半硬、有嚼勁的糖果。）
25 根牙籤
準備工作
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收集 11 顆橡皮糖和 25 根牙籤，你將用它們來製作你的網格圓頂。
步驟
用橡皮糖將五根牙籤連線在一起，形成一個扁平的五邊形（五角形）形狀。每個點都應該有一個橡皮糖，每條邊都應該有一根牙籤。
在每個橡皮糖上再戳入兩根牙籤，將新的牙籤向上排列。
取五個新的橡皮糖，並將它們連線到新牙籤的頂部，在每個橡皮糖上放入兩根牙籤，以形成三角形。（五邊形應構成三角形的底邊，新的橡皮糖應構成頂點。）你應該以這種方式得到五個三角形。你認為網格圓頂為什麼是由三角形組成的？
在剛做好的三角形的頂點之間連線一根牙籤，將三角形連線在一起。這需要五根牙籤，並且將在圓頂的頂部建立另一個五邊形。
再取五根牙籤，並將一根插入構成頂部五邊形的五個橡皮糖中的每一個。將新的牙籤向上排列。然後將所有五根牙籤都插入圓頂中間頂部的橡皮糖中。你的網格圓頂就完成了！
輕輕向下按壓網格圓頂的頂部。如果它沒有破裂，嘗試小心地再按壓一下。你的圓頂有多堅固？當你按壓它時，它能很好地支撐你的手，你是否感到驚訝？
附加：再次嘗試這個活動，但這次使用長的木串而不是牙籤。一個網格圓頂是否比另一個更堅固？如果是，哪個更堅固，你認為這可能是為什麼？
附加：嘗試在圓頂頂部新增一些重量，例如較重的信封。你的圓頂在失效之前可以支撐多少重量？它有多堅固讓你感到驚訝嗎？當圓頂失效時，它是如何失效的？你能想出一種方法讓它更堅固嗎？
附加：你在這個活動中製作的網格圓頂使用了一個相對簡單的設計。你可以嘗試透過檢視“更多探索”部分中的資源來製作更復雜或更大的網格圓頂。你能建造一個更大的網格圓頂嗎？使用多種不同支柱長度的呢？更復雜的設計與此活動中使用的設計相比如何？
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觀察和結果
當你將手按在圓頂上，即使你增加了壓力，你的網格圓頂也能輕鬆支撐你的手嗎？
網格圓頂的設計使其能夠支撐驚人的質量，與其結構本身的質量相比。因此，你應該看到，即使你稍微增加了壓力，網格圓頂也可以輕鬆支撐你按壓在圓頂頂部的手。你需要施加很大的壓力，圓頂才會失效。網格圓頂的支柱——在這裡由牙籤製成——被排列成三角形，這些三角形整體形成一個剛性網路，將施加在圓頂頂部的任何應力分散到結構的其餘部分。
由於網格圓頂近似於一個球體，因此它具有相對較低的表面積與體積比（即，與它的表面積相比，它的體積相對較大），並且與結構本身的質量相比，它可以包圍大量的體積。
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此活動由 科學夥伴合作呈現