纸桥承重挑战

最优化模型

结构优化、极值

参数控制

截面形状示意

波浪折叠,增大惯性矩

承重状态

01g2.8g

200g / 2.8g

挠度形变示意

δ=1410.3mm15cm
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实验结果

2.8g

最大承重

安全系数0.01
挠度1410.3mm
惯性矩0.03mm⁴

💥 已超载

已超过最大承重 2.8g,结构失效!

📐 力学公式

截面惯性矩:I = bh³/12(矩形)

最大弯矩:M = F·L/4(中心加载)

最大应力:σ = M·y/I

挠度:δ = F·L³ / (48·E·I)

关键:I 越大,承重越强、变形越小

W型/圆筒大幅增大 I → 承重大增

中考链接

函数最值稳定性

函数最值:惯性矩 I 与截面形状有关,改变形状(平铺→圆筒)可以让 I 增大上千倍,这就是"一张纸折成圆筒能承重"的数学原理。

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函数最值稳定性

课标对应

结构优化、极值

教材章节:九上·二次函数

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