Ez a tudományos projekt megtanítja a diákoknak, hogy az erők hogyan húzzák vagy nyomják egymás ellen a földrengést. Bármely általános iskolai tanuló, az óvodától a hatodik osztályig, örömmel fogja megtanulni, hogyan történnek földrengések ezzel a projekttel.
Az erők vizsgálata a földrengésekben
A földrengések pusztító természeti események, és erős szeizmikus hullámokkal pusztítják el az ingatlanokat. Az épületek összeomlásának megakadályozása érdekében sok mérnök olyan szerkezeti vázat épít, amely ellenáll az intenzív szeizmikus hullámoknak.
Anyagok
Az épületek létrehozásához először gyűjtse össze a következő anyagokat:
- Két 16 cm átmérőjű hungarocell tányér
- Miniatűr mályvacukrok
- 6 vagy több 2 cm-es kézműves rúd
- 6 vagy több 1 cm-es kézműves pálca
- Vonalzó
- ceruza
- Négy könyv (kb azonos szélességű)
Utasítások a stabil keretrendszerhez
Kezdje azzal, hogy épít egy erős vázat az épülethez.
- Tegyél félre néhány miniatűr mályvacukrot.
- Fordítsa meg a hungarocell lemezeket.
- Vass négy lyukat ceruzával minden tányér tetejére.
- Kezdje el az építést egy vagy két mályvacukor segítségével egy 2 cm-es kézműves rúd aljára.
- Helyezze a hungarocell lemezen készített lyuk tetejére.
- Hagyja, hogy a mályvacukor finoman ráálljon a tányérra, és folytassa a másik három 2 cm-es kézműves rúddal.
- Győződjön meg arról, hogy minden kézműves pálcikakészletet hagyjon, mivel ez az épület keretének alapja.
- Ismételje meg további kézműves botokkal.
- Használjon annyi kézműves pálcát, amennyit csak szeretne, és folytassa az építést.
Útmutató az instabil keretrendszerhez
Használjon miniatűr mályvacukrot a fenti stabil kerethez hasonló keret létrehozásához.
- Fordítsa meg a hungarocell lemezt képpel lefelé.
- Kezdje el az építést egy vagy két miniatűr mályvacukor felhasználásával az 1 cm-es kézműves rúdhoz.
- Óvatosan helyezze a hungarocell lap tetejére, mint az előző részben.
- Továbbra is építsen annyi pálcával és mályvacukorral, amennyit csak akar.
Erők szimulációja földrengésekben
A világ dinamikus számtalan darabból áll össze, mint egy kirakós játék. A rejtvény egyes részeit kontinentális lemezeknek nevezik, amelyek az egész világon összefonódnak. Amikor szélsőséges erők ütköznek, csúsznak vagy nyíródnak egymásnak, földrengések kezdenek megjelenni.
Miután elkészült a szilárd és nem stabil kerettel, ideje szimulálni a földrengés erőit. Ez a szimuláció háromféle erőt vizsgál a földrengésekben: összenyomó, feszítő és nyíró erőket.
- Gyűjts össze négy hasonló szélességű könyvet, és helyezd őket erős felületre.
- Nézzen szembe két könyvet egymás mellett, és tegyen rá egy másik könyvkészletet.
- Helyezze el az egyik épületszerkezetet a könyvek közé (kezdje az épülettel 2 cm-es pálcákkal).
- Nyíróerővel mozgassa egymás mellett a könyveket.
- Következő lépésként ütköztesse a könyveket finoman szimulálva a kompressziós erőket.
- Végül húzza szét a könyveket, és nézze meg, mi történik az épület létrehozásával, ami megmutatja a feszültséget.
- Ismételje meg az épületre 1 cm-es kézműves pálcákkal.
- Minden erőtípusnál jegyezze fel megfigyeléseit. Hogyan hatnak az egyes erőtípusok különbözőképpen az egyes épületekre?
Mi történt?
Meg tudtad figyelni, hogy milyen típusú épületváz képes ellenállni a különböző erőknek? Az összenyomás, a nyírás és a feszítés hatásainak szimulációja során észrevehette, hogy az 1 cm vastag épületváz semmilyen szimulációhoz nem tartott jól a helyén. Azt is észrevetted, hogy a szerkezet a kifejtett erő típusától függően másképpen zuhant. A tömörítés hatására a szerkezet hajlamos volt az egyik oldalra esni. A feszültség hatására az épület valószínűleg középre dőlt, vagy szétszakadt. Nyírófeszültség hatására a szerkezet valószínűleg elcsavarodott vagy szétszakadt, mielőtt leesett.
Kihívás
Most, hogy megtanulta, hogyan hatnak a földrengésekben fellépő erők különböző épületekre, lépjen egy lépéssel tovább a laborban.
- Tudsz olyan szerkezetet tervezni, amely ellenáll ezeknek a szimulált erőknek? Építsen három további szerkezetet ugyanazokból az anyagokból, és tesztelje őket.
- Kuntson valódi földrengéseket, és nézze meg, hogyan terveznek az építészek épületeket, hogy túléljék a földrengés okozta szeizmikus hullámokat.
- Tudsz olyan szimulációt tervezni, amely nagyobb vagy pontosabban reprezentálja a skálázási erőt?
Az épületkeret elég biztonságos a földrengések ellen
Természetesen a kifejtett erő mértékétől függően eltéréseket tapasztalhat az eredményekben. Az instabil keret azonban nem nyújt biztonságot földrengés alatt. Valójában a mérnökök szeizmikus szempontból biztonságos épületeket, házakat és autópályákat terveznek, hogy ellenálljanak az intenzív felszíni szeizmikus hullámoknak. Ne feledje azt is, bármilyen pusztító is a földrengés, ezek is részei annak, ami a világ különböző felszínformáit alkotja.
