
エンジニアリングのスキルを駆使する、楽しくもイライラする小さなゲームです。このゲームの真髄は、いかに安定した橋を建設するかです。ゲームの各レベルで、限られた額の架空の現金が与えられ、それを使って梁や支柱を購入します。正しく行えば、大抵は橋を完成させるのに十分な金額です。しかし、それは決して簡単ではありません。
まず、隙間を埋める梁を作ります。しかし、このシミュレーションで想定されているスパンよりも短いスパンでなければ、圧縮力と張力によって梁は自重で崩壊してしまいます(その結果、漫画の中の小さな人々がぽっかりと開いた隙間に突っ込んでしまうことになります)。そこで、梁を支えるにはトラス構造が効果的です。トラスは、トラス支柱全体に応力を分散させることで梁の重量を支える構造です。
効果的なトラスを作るには、三角形の構造にすることが重要です。アイスキャンディーの棒で橋の支柱となる小さな模型を作ってみれば、このことが分かります。アイスキャンディーの棒で作った長方形と三角形の橋を作ってみてください。おそらく、三角形の方がはるかに割れにくいことに気づくでしょう。つまようじやアイスキャンディーの棒で橋を作るのは、中学や高校の理科の課題として人気があります。記録に残したい(あるいは良い成績を取りたい)人は、この三角形を思い出してください。
基礎物理学の観点から見ると、橋の建設は「静力学」に分類されます。その名の通り、静力学とは静止した物体の物理学です。物体(橋など)が「静的平衡」状態になるためには、2つの条件を満たす必要があります。1) 物体に作用する正味の力がゼロであること、2) 正味のトルクもゼロであること。これらの条件のいずれかが満たされない場合、物体は加速してしまいます。これは橋にとって非常に危険な状態です。重要なのは、橋の各部材を、個々の部材の強度を超えずに力とトルクが釣り合うように配置することです。
さあ、外に出て模擬橋を架けてみましょう!
アダム・ワイナーは、『Don't Try This at Home! The Physics of Hollywood Movies』の著者です。