Tento vědecký projekt naučí studenty, jak se síly táhnou nebo tlačí proti sobě, aby vytvořily zemětřesení. Každý žák na základní škole, od mateřské školy až po šestou třídu, se s tímto projektem rád naučí, jak dochází k zemětřesení.
Vyšetřování sil při zemětřesení
Zemětřesení jsou ničivé přírodní události a ničí majetek silnými seismickými vlnami. Aby se zabránilo zřícení budov, mnozí inženýři staví konstrukční rámec, který odolá intenzivním seismickým vlnám.
Materiály
Chcete-li vytvořit své 'budovy', začněte shromážděním následujících materiálů:
- Dvě polystyrénové desky o průměru 16 cm
- Miniaturní marshmallows
- 6 a více 2cm ručních tyčinek
- 6 nebo více 1cm ručních tyčinek
- Vládce
- Tužka
- Čtyři knihy (přibližně stejně široké)
Pokyny pro robustní kostru
Začněte tím, že postavíte robustní konstrukci pro vaši budovu.
- Odložte si pár miniaturních marshmallows.
- Otočte polystyrénové desky.
- Na horní straně každého talíře propíchněte tužkou čtyři otvory.
- Začněte stavět s použitím jednoho nebo dvou marshmallow na spodní část 2cm ruční tyčinky.
- Položte jej na otvor, který jste vytvořili v polystyrénové desce.
- Nechte marshmallow jemně na talíři a pokračujte s dalšími třemi 2cm ručními tyčinkami.
- Ujistěte se, že necháte každou hůl řemesla nastavenou, protože to je základ rámu budovy.
- Opakujte s dalšími řemeslnými tyčinkami.
- Použij tolik řemeslných tyčinek, kolik chceš, a pokračuj ve stavění.
Pokyny pro Unstable Framework
Použijte miniaturní marshmallow k vytvoření podobného rámce jako stabilní rámec výše.
- Otočte polystyrénovou desku lícem dolů.
- Začněte stavět s použitím jednoho nebo dvou miniaturních marshmallow pro 1 cm řemeslnou tyč.
- Položte jej jemně na desku z polystyrenu jako v předchozí části.
- Pokračujte ve stavění s tolika tyčemi a marshmallow, kolik chcete.
Simulace sil při zemětřesení
Svět je poskládán do nesčetných dynamických kousků jako skládačka. Části skládačky se nazývají kontinentální desky, které se prolínají po celé zeměkouli. Když se extrémní síly srazí, sklouznou nebo stříhají po sobě, začnou se objevovat zemětřesení.
Jakmile dokončíte svou pevnou a nepevnou kostru, je čas na simulaci sil zemětřesení. Tato simulace se zaměří na tři typy sil při zemětřesení: tlakové, tahové a smykové síly.
- Seberte čtyři knihy s podobnou šířkou a položte je na pevný povrch.
- Postavte dvě knihy vedle sebe a položte na ně další sadu knih.
- Umístěte jednu ze stavebních konstrukcí mezi knihy (začněte budovou s 2 cm tyčemi).
- Posouvejte knihy vedle sebe jako pomocí smykových sil.
- Dále knihy narazíme jemně na simulaci kompresních sil.
- Nakonec roztáhněte knihy, abyste viděli, co se stane s výtvorem budovy, protože ukazuje síly napětí.
- Opakujte pro budovu s 1cm řemeslnými tyčinkami.
- Pro každý typ síly zaznamenejte svá pozorování. Jak každý typ síly ovlivňuje každou budovu jinak?
Co se stalo?
Byli jste schopni pozorovat, který typ konstrukce budovy byl schopen odolat různým silám? Při simulaci účinků stlačení, smyku a tahu jste si mohli všimnout, že 1 cm silná konstrukce budovy nedržela dobře na místě pro žádnou simulaci. Možná jste si také všimli, že struktura měla tendenci padat jiným způsobem v závislosti na typu síly, která byla vyvíjena. Při stlačení měla struktura tendenci padat na jednu stranu. Napětím se budova pravděpodobně převrátila doprostřed nebo byla roztržena. Smykovým napětím se konstrukce pravděpodobně zkroutila nebo roztrhla, než spadla.
Výzva
Teď, když jste se dozvěděli o tom, jak síly při zemětřesení ovlivňují různé budovy, posuňte laboratoř o krok dále.
- Dokážete navrhnout konstrukci, která odolá všem těmto simulovaným silám? Postavte další tři struktury ze stejných materiálů a vyzkoušejte je.
- Zkoumejte skutečná zemětřesení a podívejte se, jak architekti navrhují budovy, aby přežily seismické vlny, které zemětřesení produkuje.
- Můžete navrhnout simulaci, která je větší nebo přesněji reprezentuje sílu škálovat?
Building Framework dostatečně bezpečný pro zemětřesení
Samozřejmě, v závislosti na množství síly, kterou jste vynaložili, můžete ve svých výsledcích zaznamenat odchylky. Nestabilní konstrukce však nenabízí bezpečnost během zemětřesení. Ve skutečnosti inženýři navrhují seismicky bezpečné budovy, bydlení a dálnice, aby vydržely intenzivní povrchové seismické vlny. Pamatujte také, jakkoli mohou být ničivá zemětřesení, jsou také součástí toho, co tvoří různé formy terénu po celém světě.
