Šis mokslo projektas mokys mokinius, kaip jėgos traukia arba stumiasi viena prieš kitą ir sukelia žemės drebėjimą. Bet kuriam pradinės mokyklos mokiniui, nuo darželio iki šeštos klasės, patiks sužinoti, kaip vyksta žemės drebėjimai pagal šį projektą.
Žemės drebėjimų pajėgų tyrimas
Žemės drebėjimai yra niokojantys gamtos reiškiniai ir jie sunaikina turtą stipriomis seisminėmis bangomis. Kad pastatai nesugriūtų, daugelis inžinierių sukuria konstrukcinį karkasą, kuris atlaikytų intensyvias seismines bangas.
Medžiagos
Norėdami sukurti savo „pastatus“, pradėkite rinkdami šią medžiagą:
- Dvi 16 cm skersmens putų polistirolo plokštės
- Miniatiūriniai zefyrai
- 6 ar daugiau 2 cm rankdarbių pagaliukų
- 6 ar daugiau 1 cm rankdarbių pagaliukų
- Liniuote
- Pieštukas
- Keturios knygos (maždaug tokio paties pločio)
Tvirto pagrindo instrukcijos
Pradėkite pastatydami tvirtą savo pastato karkasą.
- Atidėkite keletą miniatiūrinių zefyrų.
- Apverskite polistirolo plokštes.
- Pieštuku pramuškite keturias skylutes kiekvienoje plokštelėje.
- Pradėkite statyti naudodami vieną ar du zefyrus 2 cm lazdelės apačioje.
- Uždėkite jį ant skylės, kurią padarėte iš polistirolo plokštės.
- Leiskite zefyrui švelniai sustingti ant lėkštės ir tęskite su kitais trimis 2 cm rankdarbiais.
- Įsitikinkite, kad kiekvienas rankdarbių pagaliukas yra komplektas, nes tai yra pastato rėmo pagrindas.
- Pakartokite su papildomomis rankdarbių lazdelėmis.
- Naudokite tiek rankdarbių pagaliukų, kiek norite, ir toliau statykite.
Nestabilios sistemos instrukcijos
Naudokite miniatiūrinius zefyrus, kad sukurtumėte panašią sistemą, kaip ir anksčiau.
- Apverskite polistirolo plokštę veidu žemyn.
- Pradėkite statyti naudodami vieną ar du miniatiūrinius zefyrus 1 cm amatų lazdelei.
- Švelniai uždėkite ant polistirolo plokštės, kaip ir ankstesniame skyriuje.
- Toliau kurkite naudodami tiek pagaliukų ir zefyrų, kiek norite.
Jėgų modeliavimas žemės drebėjimų metu
Pasaulis susideda iš daugybės dinamiškų dalių, pavyzdžiui, dėlionės. Dėlionės dalys vadinamos žemyninėmis plokštėmis, kurios persipina visame pasaulyje. Kai ekstremalios jėgos susiduria, slysta ar kerta viena kitą, pradeda kilti žemės drebėjimai.
Kai baigsite savo tvirtą ir netvirtas karkasą, laikas imituoti žemės drebėjimo jėgas. Šis modeliavimas apžvelgs tris žemės drebėjimų jėgų tipus: gniuždymo, tempimo ir šlyties jėgas.
- Surinkite keturias panašaus pločio knygas ir padėkite jas ant tvirto paviršiaus.
- Padėkite dvi knygas greta ir padėkite kitą knygų rinkinį ant viršaus.
- Įdėkite vieną iš pastato konstrukcijų tarp knygų (pradėkite nuo pastato 2 cm pagaliukais).
- Perkelkite knygas vieną šalia kitos, naudodami šlyties jėgas.
- Toliau suspauskite knygas, švelniai imituodami suspaudimo jėgas.
- Pagaliau ištraukite knygas, kad pamatytumėte, kas atsitiks su pastato kūrimu kaip įtampa.
- Pakartokite pastatui su 1 cm rankdarbiais.
- Kiekvienai jėgos rūšiai užrašykite savo pastebėjimus. Kaip kiekviena jėgos rūšis skirtingai veikia kiekvieną pastatą?
Kas atsitiko?
Ar pavyko pastebėti, kokio tipo pastato karkasas atlaikė skirtingas jėgas? Imituodami suspaudimo, šlyties ir įtempimo poveikį galbūt pastebėjote, kad 1 cm storio pastato karkasas netinkamai laikėsi jokiam modeliavimui. Galbūt taip pat pastebėjote, kad konstrukcija buvo linkusi kristi kitaip, atsižvelgiant į tai, kokia jėga buvo veikiama. Suspaudus, konstrukcija linkusi kristi į vieną pusę. Dėl įtampos pastatas greičiausiai nuvirto į vidurį arba buvo suplyšęs. Esant šlyties įtempimui, konstrukcija tikriausiai susisuko arba suplyšo prieš nukritusi.
Iššūkis
Dabar, kai sužinojote apie tai, kaip žemės drebėjimo jėgos veikia įvairius pastatus, ženkite laboratoriją į priekį.
- Ar galite sukurti konstrukciją, kuri atlaikytų visas šias imituojamas jėgas? Sukurkite dar tris konstrukcijas naudodami tas pačias medžiagas ir išbandykite jas.
- Tirkite tikrus žemės drebėjimus ir sužinokite, kaip architektai projektuoja pastatus, kad išgyventų žemės drebėjimo sukeliamas seismines bangas.
- Ar galite sukurti didesnį modeliavimą arba tiksliau atspindintį mastelio jėgą?
Pakankamai saugus žemės drebėjimų karkasas
Žinoma, priklausomai nuo jėgos, kurią taikėte, rezultatai gali skirtis. Tačiau nestabili sistema neužtikrina saugumo žemės drebėjimo metu. Tiesą sakant, inžinieriai projektuoja seismiškai saugius pastatus, būstus ir greitkelius, kad atlaikytų intensyvias paviršines seismines bangas. Taip pat atminkite, kad ir kokie destruktyvūs žemės drebėjimai būtų, jie taip pat yra įvairių žemės formų visame pasaulyje dalis.
