Мастерская палочек

Прямые палочки, резинки, лист бумаги и салют. Стройте свои фигуры и проверяйте, держатся ли они. Смотрите, как из прямых линий получаются кривые. В каждой модели есть задача со звёздочкой, как на олимпиаде. Бесплатно и без регистрации, на телефоне, планшете и компьютере

Потяните пальцем или мышкой, чтобы повернуть
-высота башни, если палочка 25 см
-талия (самое узкое место)

Что видно: каждая палочка прямая, а башня получилась с талией. Через любую точку такой поверхности проходят две прямые: жёлтая и фиолетовая

От самого простого к старшеклассникам

Лестница: шесть ступеней

От самого простого к олимпиадному: первая постройка на каждой ступени получается у всех, а в конце каждой ступени - вопрос «Где это пригодится?»

Ступень 1Подготовка к школе, 5-7 лет

Треугольник держит

  • Палочки и пластилин (или размоченный горох): треугольник и квадрат. Кто шатается?
  • Домик, ёлочка, пирамидка из треугольников
  • Считаем: сколько палочек, сколько шариков

Где встречаются треугольники, которые что-то держат?

Ступень 21-2 класс

Каркасы и сруб

  • Колодец-сруб из палочек: кладём крест-накрест, без клея
  • Тетраэдр, куб, призма из зубочисток. Считаем вершины и рёбра
  • Куб шатается: какую одну палочку добавить, чтобы стал крепким?

Придумайте домик для игрушки, который не падает

Ступень 33-4 класс

Держится без клея

  • Мост Леонардо из карандашей или палочек от мороженого
  • «Ромашка»: 3, 4, 5 карандашей держат друг друга по кругу
  • Палочковая плетёнка, которая «взрывается» цепной реакцией
  • ★ Треугольники в треугольнике (Е. Бакаев): строим решётку и считаем

Как перейти ручей, если есть только короткие палки?

Ступень 45-6 класс

Гибкая башня и парящие палочки

  • Изгибаемый гиперболоид из шпажек и резинок, как в видео
  • Тенсегрити-призма: 3 палочки и 9 резинок
  • Изонить: кривая из прямых ниток на картоне
  • Парабола из сгибов листа

Где пригодится башня, которая складывается в блин?

Ступень 57-9 класс

Инженерные модели

  • Тенсегрити-икосаэдр: 6 палочек, 24 резинки
  • Купол Фуллера из газетных трубочек
  • Макет башни Шухова из прямых реек
  • Складной кубоктаэдр «Джиттербаг» из трубочек и ниток
  • ★ Салют: купол безопасности из парабол искр

Придумайте жилище для Марса, которое везут в сложенном виде

Ступень 610-11 класс

Считаем и доказываем

  • Высота от закрутки: h = √(L² − 4R²·sin²(φ/2)), талия R·cos(φ/2)
  • Уравнение x²/a² + y²/a² − z²/c² = 1 и две прямые через каждую точку
  • Седло (гиперболический параболоид) из палочек
  • Правило Максвелла: сколько стержней нужно, чтобы каркас стал жёстким

Почему градирни делают гиперболоидами, а не цилиндрами?

То, что редко рассказывают

Чего вы могли не знать

Гиперболоид придумал наш инженер

Владимир Шухов в 1896 году построил первую в мире гиперболоидную башню для выставки в Нижнем Новгороде. Его Шаболовская башня в Москве (1922) собрана из прямых стальных балок. Этим можно гордиться

Градирни у электростанций

Огромные «вазы» у ТЭЦ и АЭС тоже гиперболоиды: материала нужно меньше, стенка прочнее, воздух сам тянется вверх

Палка проходит сквозь кривую щель

Опыт из музеев науки: прямую палку вращают, и она проходит через изогнутую прорезь. Это та же двойная линейчатость, что в поделке

Гиперболоидные шестерни

Если валы не параллельны и не пересекаются, зубчатые колёса делают в форме гиперболоидов. Так передают вращение в машинах

Тенсегрити: слово Фуллера

Натяжение плюс целостность. Первые скульптуры сделал Кеннет Снельсон. Тело человека устроено похоже: кости как палочки, мышцы и связки как резинки

Марсоход-мячик и парящий столик

В NASA испытывали робота-тенсегрити, который катится и не боится падений. А «парящий столик», где верх держат только нитки, ребята собирают за вечер

Мост без гвоздей

Мост Леонардо держится только на трении и весе. На старинном китайском свитке «По реке в день Цинмин» нарисован большой деревянный мост такого типа

Чипсы-седло

Чипсы Pringles повторяют гиперболический параболоид. Такую форму тоже можно собрать из прямых палочек. Так строят крыши стадионов

Складные шары

Сфера Хобермана и «Джиттербаг» Фуллера складываются и раскрываются. Тот же принцип, что у сжимающегося гиперболоида: механизм из палочек на шарнирах

Гауди

В соборе Саграда Фамилия в Барселоне окна и своды сделаны из гиперболоидов: прямые линии дают мягкие кривые и много света

Для занятий дома

Что купить родителям

бамбуковые шпажки 25 смканцелярские резинки, разноцветныезубочисткипластилин или сухой горохпалочки от мороженогококтейльные трубочкинитки или резинка-шнуркартон для изонити

Всё стоит копейки. Для онлайн-занятий это удобно: ребёнок строит у себя на столе и показывает в камеру

Честно о чужом

Откуда мы это взяли

Мы показываем ребятам красивые идеи и называем тех, кто их придумал или собрал

  1. Изгибаемый гиперболоид из шпажек и резинок: видео из чата «Геометрия с Ниловым» (Ф. Нилов). Мастер-класс сборки: «Праздник науки», 2014
  2. А. Заславский, Ф. Нилов. «Геометрия фейерверка». «Квант», 2023, № 1, с. 39-41 (mathnet.ru). Купол безопасности: Э. Торричелли, 1644
  3. Е. Бакаев. Задача 19 конкурса имени А. П. Савина. «Квант», 2023, № 1, с. 41
  4. Ф. Нилов, А. Заславский. «Три параболы». Летняя конференция Турнира городов, 2008 (turgor.ru)
  5. Модели гиперболоида: «Математические этюды»
  6. Тенсегрити: К. Снельсон, Р. Б. Фуллер. Гиперболоидные башни: В. Г. Шухов, 1896
Мы изобретатели

Где пригодится башня, которая сжимается?

Придумайте, где пригодится такая башня. Лучшие придумки ребят школа собирает в сборник изобретений

Понравилось? Мастерскую сделала школа мышления «СветоРОД»

Учим детей думать: олимпиадная математика, геометрия руками, быстрый счёт, головоломки. Занятия онлайн, с 4 лет и до 9 класса

Мастерская палочек школы мышления «СветоРОД» · бесплатно и без регистрации