Ovaj naučni projekat će naučiti studente kako sile povlače ili guraju jedna drugu da bi stvorile zemljotres. Svaki učenik osnovne škole, od vrtića do šestog razreda, uživaće u učenju kako se zemljotresi dešavaju uz ovaj projekat.
Istraživanje sila u zemljotresima
Zemljotresi su razorni prirodni događaji i uništavaju imovinu jakim seizmičkim talasima. Da bi spriječili urušavanje zgrada, mnogi inženjeri grade strukturalni okvir koji će izdržati intenzivne seizmičke valove.
Materijal
Da biste kreirali svoje 'zgrade,' počnite prikupljanjem sljedećih materijala:
- Dve stiropor ploče prečnika 16 cm
- Minijaturni marshmallows
- 6 ili više štapića za zanat od 2 cm
- 6 ili više štapića za zanat od 1 cm
- Vladilac
- Olovka
- Četiri knjige (otprilike iste širine)
Upute za čvrsti okvir
Počnite izgradnjom čvrstog okvira za vašu zgradu.
- Odvojite nekoliko minijaturnih marshmallowa.
- Okrenite ploče od stiropora.
- Izbušite četiri rupe na vrhu svake ploče olovkom.
- Počnite da pravite koristeći jedan ili dva marshmallowa za dno štapa za zanat od 2 cm.
- Postavite ga na rupu koju ste napravili na ploči od stiropora.
- Pustite da se marshmallow nežno stegne na tanjiru i nastavite sa ostala tri štapića od 2 cm.
- Pobrinite se da svaki zanatski štap stoji jer je ovo temelj okvira za zgradu.
- Ponovite sa dodatnim štapovima.
- Koristite onoliko štapova za zanat koliko želite i nastavite da gradite.
Upute za nestabilan okvir
Koristite minijaturne marshmallows da napravite sličan okvir kao stabilni okvir iznad.
- Okrenite ploču od stiropora licem nadole.
- Počnite da gradite koristeći jedan ili dva minijaturna marshmallowa za štap za zanat od 1 cm.
- Nežno ga stavite na ploču od stiropora kao u prethodnom odeljku.
- Nastavite da gradite sa onoliko štapića i marshmallowa koliko želite.
Simulacija sila u zemljotresima
Svijet je sastavljen u dinamičan bezbroj dijelova poput slagalice. Dijelovi slagalice nazivaju se kontinentalnim pločama koje se prepliću širom svijeta. Kada se ekstremne sile sudare, klize ili posmiču jedna na drugu, potresi počinju da nastaju.
Kada dovršite svoj čvrst i nestabilan okvir, vrijeme je da simulirate sile zemljotresa. Ova simulacija će sagledati tri vrste sila u potresima: kompresijske, zatezne i posmične sile.
- Sakupite četiri knjige slične širine i stavite ih na čvrstu površinu.
- Superite dve knjige jednu pored druge i položite drugi set knjiga na vrh.
- Postavite jednu od građevinskih konstrukcija između knjiga (počnite sa zgradom sa štapovima od 2 cm).
- Pomerajte knjige jednu pored druge koristeći sile smicanja.
- Dalje, sudarite knjige nežno simulirajući sile kompresije.
- Konačno, razdvojite knjige da vidite šta se dešava sa stvaranjem zgrade kao što pokazuje sile napetosti.
- Ponovite za zgradu sa štapovima od 1 cm.
- Za svaku vrstu sile zabilježite svoja zapažanja. Kako svaka vrsta sile različito utiče na svaku zgradu?
Šta se dogodilo?
Da li ste bili u mogućnosti da uočite koja je vrsta građevinskog okvira u stanju da izdrži različite sile? U simulaciji efekata kompresije, smicanja i napetosti, možda ste primijetili da se okvir zgrade debljine 1 cm nije dobro držao za bilo koju simulaciju. Možda ste također primijetili da je struktura imala tendenciju pada na drugačiji način u zavisnosti od vrste sile koja je bila izložena. Sa kompresijom, struktura je imala tendenciju pada na jednu stranu. Od napetosti je zgrada vjerovatno pala u sredinu ili se raspala. Sa posmičnim naprezanjem, konstrukcija se vjerovatno uvrnula ili pokidala prije nego što je pala.
Izazov
Sada kada ste naučili o tome kako sile u zemljotresu utiču na različite zgrade, idite u laboratoriju korak dalje.
- Možete li dizajnirati strukturu koja može izdržati sve ove simulirane sile? Izgradite još tri strukture koristeći iste materijale i testirajte ih.
- Istražite stvarne zemljotrese i pogledajte kako arhitekte dizajniraju zgrade da prežive seizmičke talase koje potres proizvodi.
- Možete li dizajnirati simulaciju koja je veća ili tačnije predstavlja silu koja se povećava?
Izgradnja okvira dovoljno sigurna za zemljotrese
Naravno, u zavisnosti od količine sile koju ste vršili, možda ćete videti varijacije u vašim rezultatima. Međutim, nestabilan okvir ne nudi sigurnost tokom zemljotresa. Zapravo, inženjeri dizajniraju seizmički sigurne zgrade, kuće i autoputeve kako bi izdržali intenzivne površinske seizmičke valove. Zapamtite također, koliko god razorni zemljotresi bili, oni su također dio onoga što čini različite oblike reljefa širom svijeta.
