Acest proiect științific îi va învăța pe elevi cum forțele se trag sau se împing unele împotriva altora pentru a crea un cutremur. Orice elev din școala elementară, de la grădiniță până la clasa a șasea, va avea plăcere să învețe cum se întâmplă cutremure cu acest proiect.
Investigarea forțelor în cutremurele
Cutremurele sunt evenimente naturale devastatoare și distrug proprietăți cu valuri seismice puternice. Pentru a preveni prăbușirea clădirilor, mulți ingineri construiesc un cadru structural care să reziste undelor seismice intense.
Materiale
Pentru a vă crea „cladirile”, începeți prin a aduna următoarele materiale:
- Două plăci de polistiren cu diametrul de 16 cm
- Marshmallows în miniatură
- 6 sau mai multe bețe de artizanat de 2 cm
- 6 sau mai multe bețe de artizanat de 1 cm
- Riglă
- Creion
- Patru cărți (aproximativ aceeași lățime)
Instrucțiuni pentru un cadru robust
Începe prin a construi un cadru robust pentru clădirea ta.
- Pune deoparte câteva bezele în miniatură.
- Întoarceți farfuriile de polistiren.
- Perforați patru găuri deasupra fiecărei farfurii cu un creion.
- Începeți să construiți folosind una sau două marshmallows pentru partea de jos a unui băț de artizanat de 2 cm.
- Puneți-l deasupra orificiului pe care l-ați făcut din placa de polistiren.
- Lăsați marshmallow-ul să se aseze ușor pe farfurie și continuați cu celel alte trei bețișoare de 2 cm.
- Asigurați-vă că lăsați fiecare băț de artizanat să se stabilească, deoarece aceasta este fundația cadrului pentru clădire.
- Repetați cu bețe de artizanat suplimentare.
- Folosește câte bețe de artizanat doriți și continuați să construiți.
Instrucțiuni pentru un cadru instabil
Folosiți marshmallows în miniatură pentru a construi un cadru similar ca cadrul stabil de mai sus.
- Întoarceți placa de polistiren cu fața în jos.
- Începeți construirea folosind una sau două marshmallows în miniatură pentru bățul de artizanat de 1 cm.
- Așezați-l ușor deasupra plăcii de polistiren ca în secțiunea anterioară.
- Continuați să construiți cu câte bețe și bezele doriți.
Simularea forțelor în cutremurele
Lumea este pusă cap la cap într-o multitudine dinamică de piese ca un puzzle. Părțile puzzle-ului se numesc plăci continentale care se împletesc în jurul globului. Când forțele extreme se ciocnesc, alunecă sau se forfecă unele asupra altora, cutremure încep să apară.
Odată ce ți-ai terminat cadrul robust și nesolidar, este timpul să simulezi forțele de cutremur. Această simulare va analiza trei tipuri de forțe în cutremur: forțe de compresiune, tensiune și forfecare.
- Colectați patru cărți cu lățimi similare și așezați-le pe o suprafață solidă.
- Confruntați cu două cărți una lângă alta și așezați un alt set de cărți deasupra.
- Puneți una dintre construcțiile clădirii între cărți (începeți cu clădirea cu bețe de 2 cm).
- Mutați cărțile una lângă alta folosind forțele tăietoare.
- În continuare, ciocniți cărțile simulând ușor forțele de compresie.
- În sfârșit, desprindeți cărțile pentru a vedea ce se întâmplă cu creația clădirii ca arătând forțele de tensiune.
- Repetați pentru clădire cu bețe de artizanat de 1 cm.
- Pentru fiecare tip de forță, înregistrați-vă observațiile. Cum afectează fiecare tip de forță în mod diferit fiecare clădire?
Ce s-a întâmplat?
Ați reușit să observați ce tip de cadru de clădire a fost capabil să reziste la diferite forțe? În simularea efectelor compresiei, forfecării și tensiunii, s-ar putea să fi observat că cadrul clădirii de 1 cm grosime nu s-a menținut bine pe loc pentru nicio simulare. Este posibil să fi observat, de asemenea, că structura tinde să cadă într-un mod diferit, în funcție de tipul de forță care era exercitată. Odată cu compresia, structura avea tendința să cadă într-o parte. Cu tensiune, clădirea a căzut probabil în mijloc sau a fost ruptă. Cu efortul de forfecare, structura probabil s-a răsucit sau s-a rupt înainte de a cădea.
Challenge
Acum că ați aflat despre modul în care forțele într-un cutremur afectează diferite clădiri, duceți laboratorul un pas mai departe.
- Puteți proiecta o structură care să reziste la toate aceste forțe simulate? Construiți încă trei structuri folosind aceleași materiale și testați-le.
- Cercetați cutremurele reale și vedeți cum arhitecții proiectează clădiri pentru a supraviețui undelor seismice pe care le produce un cutremur.
- Puteți proiecta o simulare care să fie mai mare sau care să reprezinte mai precis forța de scalare?
Construirea unui cadru suficient de sigur pentru cutremure
Bineînțeles, în funcție de cantitatea de forță pe care o exercitați, este posibil să observați variații în rezultatele dvs. Cu toate acestea, un cadru instabil nu oferă siguranță în timpul unui cutremur. De fapt, inginerii proiectează clădiri, locuințe și autostrăzi sigure împotriva seismului pentru a rezista undelor seismice intense de suprafață. Amintiți-vă și, oricât de distructive ar fi cutremure, ele fac, de asemenea, parte din ceea ce constituie diferite forme de relief din întreaga lume.
