Ovaj znanstveni projekt naučit će studente kako sile privlače ili guraju jedna drugu da izazovu potres. Svaki učenik u osnovnoj školi, od vrtića do šestog razreda, uživat će naučiti kako nastaju potresi uz ovaj projekt.
Istraživanje sila u potresima
Potresi su razorni prirodni događaji koji uništavaju imovinu snažnim seizmičkim valovima. Kako bi spriječili urušavanje zgrada, mnogi inženjeri grade konstrukcijski okvir da izdrži snažne seizmičke valove.
Materijali
Da biste stvorili svoje "zgrade", počnite prikupljanjem sljedećih materijala:
- Dvije ploče od stiropora promjera 16 cm
- Minijaturni marshmallows
- 6 ili više štapića za izradu od 2 cm
- 6 ili više štapića za rukotvorine od 1 cm
- Vladar
- olovka
- Četiri knjige (otprilike iste širine)
Upute za čvrsti okvir
Počnite izgradnjom čvrstog okvira za svoju zgradu.
- Ostavite sa strane nekoliko minijaturnih marshmallow kolačića.
- Okreni tanjure od stiropora.
- Izbušite olovkom četiri rupe na vrhu svake ploče.
- Počnite graditi koristeći jedan ili dva marshmallowa za dno štapa za izradu od 2 cm.
- Stavite ga na vrh rupe koju ste napravili u ploči od stiropora.
- Pustite marshmallow da se lagano stegne na tanjuru i nastavite s ostala tri štapića za izradu od 2 cm.
- Obavezno ostavite svaki štap za rukotvorine postavljen jer je to temelj okvira za zgradu.
- Ponovite s dodatnim štapićima.
- Upotrijebite onoliko štapova za rukotvorine koliko želite i nastavite graditi.
Upute za nestabilni okvir
Koristite minijaturne marshmallows za izgradnju sličnog okvira kao stabilni okvir iznad.
- Okrenite tanjur od stiropora licem prema dolje.
- Počnite graditi koristeći jedan ili dva minijaturna marshmallowa za štap za izradu od 1 cm.
- Nježno ga stavite na tanjur od stiropora kao u prethodnom odjeljku.
- Nastavite graditi s onoliko štapića i marshmallowa koliko god želite.
Simulacija sila u potresima
Svijet je sastavljen u dinamično mnoštvo dijelova poput slagalice. Dijelovi slagalice nazivaju se kontinentalne ploče koje se isprepliću oko kugle zemaljske. Kada se ekstremne sile sudaraju, klize ili smiču jedna na drugu, počinju se javljati potresi.
Nakon što završite svoj čvrsti i nečvrsti okvir, vrijeme je za simulaciju sila potresa. Ova simulacija će promatrati tri vrste sila u potresima: sile kompresije, napetosti i sile smicanja.
- Sakupite četiri knjige slične širine i stavite ih na čvrstu površinu.
- Postavite dvije knjige jednu do druge i stavite drugi komplet knjiga na vrh.
- Stavite jednu od građevinskih konstrukcija između knjiga (počnite sa zgradom sa štapićima od 2 cm).
- Pomaknite knjige jednu do druge kao da koristite sile smicanja.
- Sljedeće, sudarite knjige nježno simulirajući sile kompresije.
- Na kraju, rastavite knjige da vidite što se događa s građevinom koja pokazuje sile napetosti.
- Ponovite za zgradu sa štapićima od 1 cm.
- Za svaku vrstu sile zabilježite svoja zapažanja. Kako svaka vrsta sile različito utječe na svaku zgradu?
Što se dogodilo?
Jeste li uspjeli uočiti koja je vrsta konstrukcije građevine sposobna izdržati različite sile? U simulaciji učinaka kompresije, smicanja i napetosti, mogli ste primijetiti da konstrukcija zgrade debljine 1 cm nije dobro držala mjesto za bilo kakvu simulaciju. Možda ste također primijetili da je struktura imala tendenciju pada na drugačiji način ovisno o vrsti sile koja je djelovala. Sa kompresijom je struktura imala tendenciju pada na jednu stranu. Vjerojatno se zbog napetosti zgrada prevrnula u sredinu ili se raskomadala. S posmičnim naprezanjem, struktura se vjerojatno iskrivila ili raskomadala prije pada.
Izazov
Sada kada ste naučili kako sile u potresu utječu na različite zgrade, podignite laboratorij korak dalje.
- Možete li projektirati strukturu koja podnosi sve te simulirane sile? Izgradite još tri strukture koristeći iste materijale i isprobajte ih.
- Istražite stvarne potrese i pogledajte kako arhitekti projektiraju zgrade da prežive seizmičke valove koje potres proizvodi.
- Možete li dizajnirati simulaciju koja je veća ili točnije predstavlja silu prema mjerilu?
Okvir zgrade dovoljno siguran za potrese
Naravno, ovisno o količini sile koju ste koristili, mogli biste vidjeti varijacije u svojim rezultatima. Međutim, nestabilna konstrukcija ne nudi sigurnost tijekom potresa. Zapravo, inženjeri projektiraju seizmički sigurne zgrade, stambene objekte i autoceste kako bi izdržali intenzivne površinske seizmičke valove. Upamtite također, koliko god razorni potresi bili, oni su također dio onoga što čini različite oblike reljefa diljem svijeta.
