Dette vitenskapelige prosjektet vil lære elevene hvordan krefter trekker eller skyver mot hverandre for å skape et jordskjelv. Alle elever på barneskolen, fra barnehage til sjette klasse, vil like å lære hvordan jordskjelv skjer med dette prosjektet.
Undersøker styrkene i jordskjelv
Jordskjelv er ødeleggende naturhendelser, og de ødelegger eiendom med sterke seismiske bølger. For å forhindre at bygninger kollapser bygger mange ingeniører et strukturelt rammeverk for å motstå de intense seismiske bølgene.
Materials
For å lage dine 'bygninger', start med å samle følgende materialer:
- To styrofoamplater på 16 cm i diameter
- Miniatyrmarshmallows
- 6 eller flere 2-cm håndverkspinner
- 6 eller flere 1 cm håndverkspinner
- Linjal
- Blyant
- Fire bøker (omtrent samme bredde)
Instruksjoner for robust rammeverk
Begynn med å bygge et solid rammeverk for bygningen din.
- Sett til side noen få miniatyrmarshmallows.
- Snu styrofoamplatene.
- Stikk fire hull på toppen av hver tallerken med en blyant.
- Begynn å bygge ved å bruke en eller to marshmallows til bunnen av en 2-cm håndverkspinne.
- Plasser den på toppen av hullet du har laget av styrofoamplaten.
- La marshmallowen stivne forsiktig på tallerkenen og fortsett med de tre andre 2-cm håndverkspinnene.
- Sørg for å la hver håndverksstav sette seg, da dette er grunnlaget for rammen for bygningen.
- Gjenta med flere håndverkspinner.
- Bruk så mange håndverkspinner du vil, og fortsett å bygge.
Instruksjoner for ustabilt rammeverk
Bruk miniatyrmarshmallows for å bygge et lignende rammeverk som det stabile rammeverket ovenfor.
- Snu styrofoamplaten med forsiden ned.
- Begynn å bygge ved å bruke en eller to miniatyrmarshmallows for 1-cm håndverkspinnen.
- Plasser den forsiktig oppå styrofoamplaten som i forrige avsnitt.
- Fortsett å bygge med så mange pinner og marshmallows du vil.
Simulering av krefter i jordskjelv
Verden er satt sammen i et dynamisk mylder av biter som et puslespill. Deler av puslespillet kalles kontinentalplater som veves sammen rundt kloden. Når ekstreme krefter kolliderer, glir eller skjærer mot hverandre, begynner jordskjelv å dukke opp.
Når du har fullført det solide og ustabile rammeverket, er det på tide å simulere jordskjelvkrefter. Denne simuleringen vil se på tre typer krefter i jordskjelv: kompresjon, spenning og skjærkrefter.
- Samle fire bøker med lignende bredder, og plasser dem på en solid overflate.
- Legg to bøker side ved side og legg et annet sett med bøker oppå.
- Plasser en av bygningskonstruksjonene mellom bøkene (begynn med bygningen med 2-cm pinner).
- Flytt bøkene side ved side ved å bruke skjærkrefter.
- Deretter kolliderer du bøkene forsiktig og simulerer kompresjonskrefter.
- Til slutt trekker du fra hverandre bøkene for å se hva som skjer med bygningen som viser spenningskrefter.
- Gjenta for bygningen med 1 cm håndverkspinner.
- For hver type kraft, noter observasjonene dine. Hvordan påvirker hver type kraft hver bygning forskjellig?
Hva skjedde?
Kunne du observere hvilken type bygningsramme som var i stand til å motstå ulike krefter? Når du simulerte effektene av kompresjon, skjærkraft og spenning, har du kanskje lagt merke til at det 1 cm tykke bygningsrammen ikke holdt seg godt på plass for noen simulering. Du har kanskje også lagt merke til at strukturen hadde en tendens til å falle på en annen måte basert på hvilken type kraft som ble utøvet. Med kompresjon hadde strukturen en tendens til å falle til siden. Med spenning har bygningen trolig f alt over i midten eller revet i stykker. Med skjærspenning ble strukturen sannsynligvis vridd eller revet fra hverandre før den f alt.
Utfordring
Nå som du har lært om hvordan krefter i et jordskjelv påvirker ulike bygninger, ta laboratoriet et skritt videre.
- Kan du designe en struktur som tåler alle disse simulerte kreftene? Bygg tre strukturer til med de samme materialene og test dem ut.
- Forsk på ekte jordskjelv og se hvordan arkitekter designer bygninger for å overleve de seismiske bølgene et jordskjelv produserer.
- Kan du designe en simulering som er større eller mer nøyaktig representerer kraften til skalering?
Bygge rammeverket trygt nok for jordskjelv
Selvfølgelig, avhengig av hvor mye kraft du brukte, kan du se variasjoner i resultatene dine. Et ustabilt rammeverk gir imidlertid ikke sikkerhet under et jordskjelv. Faktisk designer ingeniører seismikksikre bygninger, boliger og motorveier for å motstå de intense seismiske overflatebølgene. Husk også at uansett hvor ødeleggende jordskjelv kan være, er de også en del av det som utgjør ulike landformer rundt om i verden.
