See teadusprojekt õpetab õpilastele, kuidas jõud üksteise vastu tõmbavad või suruvad maavärina tekitamiseks. Kõigile põhikooliõpilastele, alates lasteaiast kuni kuuenda klassini, on selle projektiga hea meel teada saada, kuidas maavärinad juhtuvad.
Maavärinate jõudude uurimine
Maavärinad on laastavad loodussündmused ja hävitavad vara tugevate seismiliste lainetega. Hoonete kokkuvarisemise vältimiseks ehitavad paljud insenerid tugevate seismiliste lainete vastu pidama struktuurse raamistiku.
Materjalid
Oma hoonete loomiseks alustage järgmiste materjalide kogumisega:
- Kaks 16 cm läbimõõduga vahtpolüstüroolplaati
- Kääbusvahukommid
- 6 või enam 2-sentimeetrist käsitööpulka
- 6 või enam 1-sentimeetrist käsitööpulka
- Joonlaud
- Pliiats
- Neli raamatut (umbes sama laius)
Juhised tugeva raamistiku jaoks
Alustage oma hoonele tugeva karkassi ehitamisega.
- Pane kõrvale paar miniatuurset vahukommi.
- Pöörake vahtpolüstüroolplaadid ümber.
- Lööge pliiatsiga iga plaadi peale neli auku.
- Ehitamiseks kasutage ühte või kahte vahukommi 2-sentimeetrise käsitööpulga põhjaks.
- Asetage see vahtpolüstüroolplaadist tehtud augu peale.
- Lase vahukommil õrn alt taldrikule tarduda ja jätka ülejäänud kolme 2-sentimeetrise käsitööpulgaga.
- Kindlasti pange iga käsitööpulk komplekti, sest see on hoone raami alus.
- Korrake täiendavate käsitööpulkadega.
- Kasutage nii palju käsitööpulki kui soovite ja jätkake ehitamist.
Ebastabiilse raamistiku juhised
Kasutage ül altoodud stabiilse raamistikuga sarnase raamistiku loomiseks miniatuurseid vahukomme.
- Pöörake vahtpolüstüroolist plaat esikülg allapoole.
- Ehitamist alustage, kasutades 1-sentimeetrise käsitööpulga jaoks ühte või kahte miniatuurset vahukommi.
- Aseta see ettevaatlikult vahtpolüstüroolplaadi peale nagu eelmises jaotises.
- Jätkake ehitamist nii paljude pulkade ja vahukommidega, kui soovite.
Jõudude simuleerimine maavärinates
Maailm on kokku pandud dünaamilisteks tükkideks nagu pusle. Pusle osi nimetatakse mandriplaatideks, mis põimuvad üle maakera. Kui äärmuslikud jõud üksteisele põrkuvad, libisevad või nihkuvad, hakkavad ilmnema maavärinad.
Kui olete oma tugeva ja ebakindla raamistiku valmis saanud, on aeg simuleerida maavärinajõude. See simulatsioon vaatleb kolme tüüpi jõude maavärinates: surve-, tõmbe- ja nihkejõud.
- Koguge neli sarnase laiusega raamatut ja asetage need tugevale pinnale.
- Seda kaks raamatut kõrvuti ja asetage teine raamatukomplekt peale.
- Aseta üks ehituskonstruktsioonidest raamatute vahele (alustage hoonest 2-sentimeetriste pulkadega).
- Liiguta raamatuid kõrvuti, kasutades nihkejõude.
- Järgmisena põrgake raamatud kokku, simuleerides õrn alt survejõude.
- Lõpuks tõmmake raamatud lahti, et näha, mis juhtub hoone loomisega, mis näitab pingejõude.
- Korrake seda hoone puhul 1-sentimeetriste käsitööpulkadega.
- Märkige oma tähelepanekud üles iga jõutüübi kohta. Kuidas igat tüüpi jõud igat hoonet erinev alt mõjutab?
Mis juhtus?
Kas teil oli võimalik jälgida, millist tüüpi hoone karkass suudab vastu pidada erinevatele jõududele? Kokkusurumise, nihke ja pinge mõju simuleerimisel võisite märgata, et 1 cm paksune hoone karkass ei püsinud ühegi simulatsiooni jaoks hästi. Võib-olla olete ka märganud, et konstruktsioon kaldus rakendatava jõu tüübi järgi erinev alt kukkuma. Kokkusurumisel kippus konstruktsioon ühele poole vajuma. Pinge tõttu kukkus hoone tõenäoliselt keskele või purunes. Nihkepinge korral väändus või rebenes konstruktsioon laiali enne, kui kukkus.
Väljakutse
Nüüd, kui olete õppinud, kuidas maavärina mõjud erinevad hooned mõjutavad, astuge laboris samm edasi.
- Kas saate kujundada konstruktsiooni, mis peab vastu kõigile neile simuleeritud jõududele? Ehitage samu materjale kasutades veel kolm struktuuri ja katsetage neid.
- Uurige tõelisi maavärinaid ja vaadake, kuidas arhitektid projekteerivad hooneid, et ellu jääda maavärina tekitatud seismiliste lainete mõjul.
- Kas saate kavandada simulatsiooni, mis on suurem või mis esindab täpsem alt mastaabijõudu?
Maavärinate jaoks piisav alt ohutu ehitusraamistik
Muidugi, olenev alt teie rakendatud jõu suurusest, võite oma tulemustes näha erinevusi. Ebastabiilne raamistik ei paku aga maavärina ajal ohutust. Tegelikult projekteerivad insenerid seismiliselt ohutuid hooneid, eluasemeid ja kiirteid, et taluda intensiivseid pinnapealseid seismilisi laineid. Pidage meeles, et kui tahes hävitavad maavärinad ka poleks, on need ka osa erinevatest pinnavormidest kogu maailmas.
