Tento vedecký projekt naučí študentov, ako sa sily navzájom ťahajú alebo tlačia, aby vytvorili zemetrasenie. Každý žiak základnej školy, od materskej školy až po šiesty ročník, sa s týmto projektom rád dozvie, ako dochádza k zemetraseniam.
Vyšetrovanie síl pri zemetraseniach
Zemetrasenia sú ničivé prírodné udalosti a ničia majetok silnými seizmickými vlnami. Aby sa zabránilo zrúteniu budov, mnohí inžinieri stavajú štrukturálnu konštrukciu, ktorá odolá intenzívnym seizmickým vlnám.
Materiály
Ak chcete vytvoriť svoje „budovy“, začnite zhromaždením nasledujúcich materiálov:
- Dve polystyrénové dosky s priemerom 16 cm
- Miniatúrne marshmallows
- 6 a viac 2 cm remeselných tyčiniek
- 6 alebo viac 1 cm remeselných tyčiniek
- Pravítko
- Ceruzka
- Štyri knihy (približne rovnakej šírky)
Pokyny pre pevný rám
Začnite vybudovaním pevnej konštrukcie pre vašu budovu.
- Odložte si pár miniatúrnych marshmallows.
- Prevráťte polystyrénové dosky.
- Na vrch každého taniera vypichnite ceruzkou štyri otvory.
- Začnite stavať použitím jedného alebo dvoch marshmallow na spodok 2-centimetrovej remeselnej paličky.
- Umiestnite ho na vrch otvoru, ktorý ste vytvorili v polystyrénovej doske.
- Nechajte marshmallow jemne stuhnúť na tanieri a pokračujte ďalšími tromi 2 cm paličkami.
- Uistite sa, že necháte každú remeselnú palicu nastaviť, pretože to je základ rámu pre budovu.
- Opakujte s ďalšími remeselnými palicami.
- Použi toľko remeselných palíc, koľko chceš, a pokračuj v stavaní.
Pokyny pre nestabilný rámec
Použite miniatúrne marshmallow na vytvorenie podobného rámca ako stabilný rámec vyššie.
- Prevráťte polystyrénovú dosku lícom nadol.
- Začnite stavať pomocou jedného alebo dvoch miniatúrnych marshmallow pre 1 cm remeselnú palicu.
- Položte ho jemne na polystyrénovú dosku ako v predchádzajúcej časti.
- Pokračujte v stavaní s toľkými palicami a marshmallow, koľko chcete.
Simulácia síl pri zemetraseniach
Svet je poskladaný do dynamického nespočetného množstva kúskov ako skladačka. Časti skladačky sa nazývajú kontinentálne platne, ktoré sa prelínajú po celej zemeguli. Keď sa extrémne sily zrazia, kĺžu alebo strihajú jedna o druhú, začnú sa objavovať zemetrasenia.
Po dokončení svojej pevnej a nepevnej konštrukcie je čas simulovať sily zemetrasenia. Táto simulácia sa zameria na tri typy síl pri zemetraseniach: tlakové, ťahové a šmykové sily.
- Pozbierajte štyri knihy s podobnou šírkou a položte ich na pevný povrch.
- Postavte sa tvárou k dvom knihám vedľa seba a položte navrch ďalšiu sadu kníh.
- Umiestnite jednu zo stavebných konštrukcií medzi knihy (začnite budovou s 2 cm tyčami).
- Posúvajte knihy vedľa seba ako pomocou šmykových síl.
- Ďalej knihy jemne zrážajte, čím simulujú kompresné sily.
- Nakoniec roztiahnite knihy, aby ste videli, čo sa stane s výtvorom budovy, ako ukazuje sily napätia.
- Opakujte pre budovu s 1 cm remeselnými palicami.
- Pre každý typ sily zaznamenajte svoje pozorovania. Ako každý typ sily ovplyvňuje každú budovu inak?
Čo sa stalo?
Boli ste schopní pozorovať, ktorý typ konštrukcie budovy bol schopný odolať rôznym silám? Pri simulácii účinkov stlačenia, šmyku a napätia ste si mohli všimnúť, že 1 cm hrubá stavebná konštrukcia nedržala dobre na mieste pre žiadnu simuláciu. Možno ste si tiež všimli, že štruktúra mala tendenciu padať iným spôsobom v závislosti od typu sily, ktorá bola vyvinutá. Pri stlačení mala štruktúra tendenciu padať na jednu stranu. Napätím sa budova pravdepodobne prepadla do stredu alebo bola roztrhnutá. Šmykovým napätím sa konštrukcia pred pádom pravdepodobne skrútila alebo roztrhla.
Výzva
Teraz, keď ste sa dozvedeli o tom, ako sily pri zemetrasení ovplyvňujú rôzne budovy, posuňte laboratórium o krok ďalej.
- Dokážete navrhnúť štruktúru, ktorá odolá všetkým týmto simulovaným silám? Postavte ďalšie tri štruktúry z rovnakých materiálov a otestujte ich.
- Preskúmajte skutočné zemetrasenia a uvidíte, ako architekti navrhujú budovy, aby prežili seizmické vlny, ktoré zemetrasenie produkuje.
- Môžete navrhnúť simuláciu, ktorá je väčšia alebo presnejšie predstavuje silu škálovania?
Building Framework dostatočne bezpečný pre zemetrasenia
Samozrejme, v závislosti od množstva sily, ktorú ste vynaložili, môžete vidieť rozdiely vo vašich výsledkoch. Nestabilný rám však neponúka bezpečnosť počas zemetrasenia. V skutočnosti inžinieri navrhujú seizmicky bezpečné budovy, bývanie a diaľnice, aby odolali intenzívnym povrchovým seizmickým vlnám. Pamätajte tiež, akokoľvek môžu byť zemetrasenia ničivé, sú tiež súčasťou toho, čo tvorí rôzne formy krajiny po celom svete.
