Šis zinātnes projekts skolēniem iemācīs, kā spēki velk vai spiež viens pret otru, lai radītu zemestrīci. Ikvienam skolēnam pamatskolā, sākot no bērnudārza līdz sestajai klasei, ar šo projektu patiks uzzināt, kā notiek zemestrīces.
Spēku izmeklēšana zemestrīcēs
Zemestrīces ir postoši dabas notikumi, un tās iznīcina īpašumus ar spēcīgiem seismiskiem viļņiem. Lai novērstu ēku sabrukšanu, daudzi inženieri izveido strukturālu karkasu, lai izturētu intensīvos seismiskos viļņus.
Materiāli
Lai izveidotu savas "ēkas", sāciet ar šādu materiālu apkopošanu:
- Divas 16 cm diametra putupolistirola plāksnes
- Miniatūri zefīri
- 6 vai vairāk 2 cm amatniecības nūjas
- 6 vai vairāk 1 cm amatniecības nūjas
- Lineāls
- Zīmulis
- Četras grāmatas (apmēram vienāda platuma)
Norādījumi izturīgam ietvaram
Sāciet, izveidojot savai ēkai izturīgu karkasu.
- Atlieciet malā dažus miniatūrus zefīrus.
- Apgrieziet putupolistirola plāksnes.
- Ar zīmuli katras plāksnes augšpusē izduriet četrus caurumus.
- Sāciet būvēt, izmantojot vienu vai divus zefīrus 2 cm nūjas apakšai.
- Novietojiet to virs cauruma, ko izveidojāt no putupolistirola plāksnes.
- Ļaujiet zefīram maigi sastingt uz šķīvja un turpiniet ar pārējām trim 2 cm nūjām.
- Noteikti ļaujiet katram rokdarbu nūju komplektam, jo tas ir ēkas rāmja pamats.
- Atkārtojiet ar papildu nūjām.
- Izmantojiet tik daudz nūju, cik vēlaties, un turpiniet būvēt.
Instrukcijas nestabilam ietvaram
Izmantojiet miniatūrus zefīrus, lai izveidotu līdzīgu ietvaru kā iepriekšminētajam stabilajam karkasam.
- Apgrieziet putupolistirola plāksni ar priekšpusi uz leju.
- Sāciet būvēt, izmantojot vienu vai divus miniatūrus zefīrus 1 cm nūjai.
- Uzmanīgi novietojiet to uz putupolistirola plāksnes, tāpat kā iepriekšējā sadaļā.
- Turpiniet būvēt, izmantojot tik daudz nūju un zefīru, cik vēlaties.
Spēku simulācija zemestrīcēs
Pasaule ir salikta dinamiskā neskaitāmā daļā, piemēram, mozaīkā. Puzles daļas sauc par kontinentālajām plāksnēm, kas savijas visā pasaulē. Kad ekstrēmi spēki saduras, slīd vai bīdās viens pret otru, sāk parādīties zemestrīces.
Kad esat pabeidzis savu izturīgo un neizturīgo ietvaru, ir pienācis laiks simulēt zemestrīces spēkus. Šajā simulācijā tiks aplūkoti trīs spēku veidi zemestrīcēs: saspiešanas, spriedzes un bīdes spēki.
- Savāciet četras līdzīga platuma grāmatas un novietojiet tās uz izturīgas virsmas.
- Novietojiet divas grāmatas blakus un uzlieciet uz augšu citu grāmatu komplektu.
- Ievietojiet vienu no ēkas konstrukcijām starp grāmatām (sāciet ar ēku ar 2 cm kociņiem).
- Pārvietojiet grāmatas blakus, izmantojot bīdes spēkus.
- Pēc tam saduriet grāmatas, maigi imitējot saspiešanas spēkus.
- Visbeidzot izvelciet grāmatas, lai redzētu, kas notiek ar ēkas izveidi, parādot spriedzes spēkus.
- Atkārtojiet ēkai ar 1 cm amatniecības kociņiem.
- Katram spēka veidam pierakstiet savus novērojumus. Kā katrs spēka veids atšķirīgi ietekmē katru ēku?
Kas notika?
Vai varējāt novērot, kāda veida ēkas karkass spēj izturēt dažādus spēkus? Simulējot saspiešanas, bīdes un spriegojuma ietekmi, jūs, iespējams, pamanījāt, ka 1 cm biezais ēkas karkass nederēja nevienai simulācijai. Jūs, iespējams, arī pamanījāt, ka struktūrai bija tendence krist savādāk, pamatojoties uz pieliktā spēka veidu. Ar saspiešanu struktūrai bija tendence nokrist uz vienu pusi. No sasprindzinājuma ēka, iespējams, nogāzās vidū vai tika saplēsta. Ar bīdes spriegumu struktūra, iespējams, bija savīta vai saplīsusi, pirms tā nokrita.
Izaicinājums
Tagad, kad esat uzzinājis par to, kā zemestrīces spēki ietekmē dažādas ēkas, dodieties laboratorijā soli tālāk.
- Vai varat izveidot konstrukciju, kas iztur visus šos simulētos spēkus? Izveidojiet vēl trīs struktūras, izmantojot tos pašus materiālus, un izmēģiniet tās.
- Izpētiet īstas zemestrīces un uzziniet, kā arhitekti projektē ēkas, lai izdzīvotu zemestrīces radītos seismiskos viļņus.
- Vai varat izveidot simulāciju, kas ir lielāka vai precīzāk atspoguļo mērogošanas spēku?
Ēkas struktūra, kas ir pietiekami droša zemestrīcēm
Protams, atkarībā no pieliktā spēka daudzuma, iespējams, rezultāti var atšķirties. Tomēr nestabils ietvars nesniedz drošību zemestrīces laikā. Faktiski inženieri projektē seismiski drošas ēkas, mājokļus un automaģistrāles, lai izturētu intensīvos virsmas seismiskos viļņus. Atcerieties arī, lai arī cik postošas zemestrīces būtu, tās ir arī daļa no dažādām zemes formām visā pasaulē.
