Този научен проект ще научи учениците как силите се дърпат или натискат една срещу друга, за да предизвикат земетресение. Всеки ученик в началното училище, от детската градина до шести клас, ще се радва да научи как се случват земетресенията с този проект.
Изследване на силите при земетресения
Земетресенията са опустошителни природни събития и унищожават имущество със силни сеизмични вълни. За да предотвратят срутването на сгради, много инженери изграждат структурна рамка, която да издържи на интензивните сеизмични вълни.
Материали
За да създадете своите „сгради“, започнете, като съберете следните материали:
- Две плочи от стиропор с диаметър 16 см
- Миниатюрни маршмелоу
- 6 или повече 2-сантиметрови пръчки за изработка
- 6 или повече 1-cm пръчки за изработка
- Владетел
- Молив
- Четири книги (приблизително еднаква ширина)
Инструкции за здрава рамка
Започнете с изграждането на здрава рамка за вашата сграда.
- Оставете настрана няколко миниатюрни маршмелоу.
- Обърнете чиниите от стиропор.
- Пробийте четири дупки отгоре на всяка чиния с молив.
- Започнете да строите, като използвате един или два маршмелоу за дъното на 2-сантиметрова пръчка за занаяти.
- Поставете го върху отвора, който сте направили в плочата от стиропор.
- Оставете блата да стегне леко върху чинията и продължете с останалите три 2-сантиметрови пръчици.
- Уверете се, че сте оставили всяка пръчка да се стегне, тъй като това е основата на рамката на сградата.
- Повторете с допълнителни пръчици.
- Използвайте толкова пръчки за занаяти, колкото искате, и продължете да строите.
Инструкции за нестабилна рамка
Използвайте миниатюрни marshmallows, за да изградите рамка, подобна на стабилната рамка по-горе.
- Обърнете чинията от стиропор с лицето надолу.
- Започнете да строите, като използвате един или два миниатюрни блата за 1-сантиметровата пръчка за изработка.
- Поставете го внимателно върху плочата от стиропор, както в предишния раздел.
- Продължете да строите с толкова пръчици и блатове, колкото искате.
Симулиране на сили при земетресения
Светът е сглобен в динамичен безброй парчета като пъзел. Части от пъзела се наричат континентални плочи, които се преплитат около земното кълбо. Когато екстремни сили се сблъскат, плъзгат или срязват една върху друга, започват да се появяват земетресения.
След като завършите своята здрава и нездрава рамка, време е да симулирате сили на земетресение. Тази симулация ще разгледа три вида сили при земетресения: сили на компресия, напрежение и срязване.
- Съберете четири книги с еднаква ширина и ги поставете върху здрава повърхност.
- С лице към две книги една до друга и поставете друг комплект книги отгоре.
- Поставете една от строителните конструкции между книгите (започнете със сградата с 2-сантиметрови пръчки).
- Преместете книгите една до друга, като използвате сили на срязване.
- След това сблъскайте книгите, леко симулиращи сили на компресия.
- Накрая разглобете книгите, за да видите какво се случва с творението на сградата, показвайки сили на напрежение.
- Повторете за сградата с 1-сантиметрови пръчици.
- За всеки тип сила запишете вашите наблюдения. Как всеки тип сила влияе по различен начин на всяка сграда?
Какво се случи?
Успяхте ли да наблюдавате кой тип строителна рамка е в състояние да издържи на различни сили? При симулиране на ефектите на компресия, срязване и напрежение може да сте забелязали, че строителната рамка с дебелина 1 cm не се задържа добре на място за симулация. Може също да сте забелязали, че структурата има склонност да пада по различен начин в зависимост от вида сила, която се упражнява. При компресия структурата имаше тенденция да пада на една страна. От напрежение сградата вероятно е паднала в средата или е разкъсана. При напрежение на срязване структурата вероятно се е усукала или разкъсала преди да падне.
Предизвикателство
Сега, след като научихте как силите при земетресение влияят на различни сгради, отидете в лабораторията още една крачка напред.
- Можете ли да проектирате структура, която издържа на всички тези симулирани сили? Изградете още три структури, като използвате същите материали и ги изпробвайте.
- Изследвайте реални земетресения и вижте как архитектите проектират сгради, за да оцелеят на сеизмичните вълни, които земетресението предизвиква.
- Можете ли да проектирате симулация, която е по-голяма или по-точно представя силата за мащабиране?
Сградна рамка, достатъчно безопасна за земетресения
Разбира се, в зависимост от силата, която сте упражнявали, може да видите вариации в резултатите си. Нестабилната рамка обаче не предлага безопасност по време на земетресение. Всъщност инженерите проектират сеизмично безопасни сгради, жилища и магистрали, за да издържат на интензивните повърхностни сеизмични вълни. Не забравяйте също, че колкото и разрушителни да са земетресенията, те също са част от това, което представлява различни земни форми по света.
