我们继续来扒一扒埃菲尔铁塔的建造者

亚历山大·居斯塔夫·埃菲尔Alexandre Gustave Eiffel(1832.12.15-1923.12.27)
上集中,才动工一年的埃菲尔铁塔遭到了前所未有的抵制。设计师埃菲尔耐着性子,从技术层面,为无知矫情的社会名流,科普了铁塔结构的优越性。
上集回顾:
于是大家终于承认:嗯!铁塔不会塌!但是,铁塔这么高,风这么大,看上去很容易被吹倒啊!

别害怕……这图是假的……
先假定埃菲尔铁塔的外形是笔直的,我们来模拟一下上图这种情况。

一阵强风从左边吹过来,如果底座没hold住上面三层,那铁塔妥妥滴就倒了。
同理,下层要hold住上、中两层,否则铁塔狗带中层要hold住上层,否则铁塔狗带。


所以,任务最重的还是最下面的部分。因为它要hold!住!全!场!
假设F1是风力,F2是抓力,L1是柱长,L2是柱宽。
已知力矩=力×力臂
要想最上层柱子不倒
根据杠杆原理
蓝点处风力和抓力的力矩相同
F1×L1=F2×L2

如果三层的层高相等
且最下层的蓝点处力矩相等
F2'XL2=F1X3L1=3F2XL2
由此可知F2'=3F2
也就是,底部的抓力是顶部的3倍。也就是说,铁塔底部的结构,要比最上面的结构结实3倍才行哦!那就要用更贵的材料才行哦!可是,法国政府老早就表示:没有钱......
SO,既然不能增加材料使得底层的抓力变大,那我们只好改变力臂。
已知F2'XL2'=F1X3L1=F2X3L2
而要想F2=F2'
则L2'=3L2
也就是把底部的L2'
变成L2的3倍

当当当~

可不就是这货吗!嗯,还是有很大区别的。
首先,埃菲尔铁塔从上到下都是镂空的。其次,塔身由锻铁做成,没有外面层包裹,风可以穿越,实际风载比设计值小得多。最后,铁塔四条优美的大长腿是~曲~线~并不仅仅是为了好看哦,这种结构也能够提供最有效的抗风支持。
看到这里,你是不是想说,大部分内容,都是中学物理的常识呀!so easy!
但是,在一百多年前,几乎所有的结构设计,都是凭经验完成的。埃菲尔铁塔是难得的,基于严格、完整的数学计算,完成的工程项目。
就这样,埃菲尔铁塔在科学论战中,完成了第一层的建设。

仅仅5个月之后,第二层也建好了。法国人有点惊呆了!咋这么快!

另外,他们越发觉得,这个大烟囱还挺好看的呢!又过了4个月,第三层也建好了。

1889年3月15日封顶!完工!短短两年,一座300米的高塔就建!好!了!

高效施工的前提是,埃菲尔团队严谨、精确的设计。300名工人,用250万颗铆钉,将18038个部件组装在一起,没有一个部件需要返工。
从那以后,结构工程逐渐从“师傅带徒弟”的原始社会,进入到以数理知识为基础的工程科学新时代。
1889年,世博会开幕了,埃菲尔铁塔在173天内,吸引了世界各地200多万游客。

到1909年,埃菲尔收满了20年的门票。按照合同,真的要拆除铁塔了。但那个时候,“塞纳河畔的铁娘子”,已经住进了法国人的心里。
一战中,埃菲尔铁塔顶上的无线电设备,曾多次截获敌军情报,让协约国军队在马恩河战役中,创造奇迹,确保了巴黎的安全。在人们的呼声下,居功至伟的“铁娘子”,终于免于被拆除的厄运。

晚年的埃菲尔,因为一桩被资本家恶意操控,导致烂尾的工程,名声受损。和当年一样,他不作技术领域之外的任何分辩,默默滴退出了公司经营。然后一心一意投身科学。
埃菲尔在铁塔的顶层,建造了气象观测实验室,以供他和法国的科学家们研究天文气象。他还在铁塔的底座安装了风洞实验室,进行了上千次空气动力实验,为莱特兄弟等航空先驱提供了巨大帮助,并为现代航空器设计,机库建造,乃至弹道学研究,奠定了基础。

有没有发现,这位老帅哥拍照时,总是神之蔑视?
尽管鲜为人知,但埃菲尔在科学领域的贡献,并不亚于他在建筑领域,创下的丰功伟绩!
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