Dette naturvidenskabelige projekt vil lære eleverne, hvordan kræfter trækker eller skubber mod hinanden for at skabe et jordskælv. Enhver elev i folkeskolen, fra børnehave til sjette klasse, vil nyde at lære, hvordan jordskælv sker med dette projekt.
Undersøgelse af kræfterne i jordskælv
Jordskælv er ødelæggende naturbegivenheder, og de ødelægger ejendom med stærke seismiske bølger. For at forhindre bygninger i at kollapse bygger mange ingeniører en strukturel ramme til at modstå de intense seismiske bølger.
Materials
For at oprette dine 'bygninger' skal du starte med at samle følgende materialer:
- To styrofoamplader på 16 cm i diameter
- Miniature skumfiduser
- 6 eller flere 2 cm håndværkspinde
- 6 eller flere 1 cm håndværkspinde
- Liner
- Blyant
- Fire bøger (omtrent samme bredde)
Instruktioner til robuste rammer
Start med at bygge en robust ramme til din bygning.
- Sæt et par miniatureskumfiduser til side.
- Vend styroporpladerne.
- Prins fire huller på toppen af hver tallerken med en blyant.
- Begynd at bygge ved at bruge en eller to skumfiduser til bunden af en 2 cm håndværkspind.
- Placer den oven på det hul, du har lavet af styroporpladen.
- Lad skumfidusen stivne forsigtigt på tallerkenen, og fortsæt med de tre andre 2 cm håndværkspinde.
- Sørg for at lade hver håndværksstok sætte sig, da dette er fundamentet for rammen til bygningen.
- Gentag med yderligere håndværkspinde.
- Brug så mange håndværkspinde, som du vil, og fortsæt med at bygge.
Instruktioner til ustabile rammer
Brug miniature skumfiduser til at bygge en lignende ramme som den stabile ramme ovenfor.
- Vend styrofoampladen med forsiden nedad.
- Begynd at bygge ved at bruge en eller to miniature skumfiduser til den 1 cm lange håndværkspind.
- Placer den forsigtigt oven på styrofoampladen som i forrige afsnit.
- Fortsæt med at bygge med så mange pinde og skumfiduser, som du vil.
Simulering af kræfter i jordskælv
Verden er sat sammen i et dynamisk utal af brikker som et puslespil. Dele af puslespillet kaldes kontinentalplader, der væver sig sammen rundt om kloden. Når ekstreme kræfter støder sammen, glider eller forskyder hinanden, begynder jordskælv at dukke op.
Når du har færdiggjort din robuste og ustabile ramme, er det tid til at simulere jordskælvskræfter. Denne simulering vil se på tre typer kræfter i jordskælv: kompression, spænding og forskydningskræfter.
- Saml fire bøger med samme bredde, og placer dem på en solid overflade.
- Sæt to bøger side om side og læg endnu et sæt bøger ovenpå.
- Placer en af bygningskonstruktionerne mellem bøgerne (start med bygningen med 2-cm pinde).
- Flyt bøgerne side om side ved at bruge forskydningskræfter.
- Næste, kollider bøgerne forsigtigt og simuler kompressionskræfter.
- Træk endelig bøgerne fra hinanden for at se, hvad der sker med bygningsskabelsen som viser spændingskræfter.
- Gentag for bygningen med 1 cm håndværkspinde.
- For hver type kraft skal du registrere dine observationer. Hvordan påvirker hver type kraft hver bygning forskelligt?
Hvad skete der?
Var du i stand til at observere, hvilken type bygningsramme der var i stand til at modstå forskellige kræfter? Ved at simulere virkningerne af kompression, forskydning og spænding har du måske bemærket, at den 1 cm tykke bygningsramme ikke holdt sig godt på plads til nogen simulering. Du har måske også bemærket, at strukturen havde en tendens til at falde på en anden måde baseret på den type kraft, der blev udøvet. Ved kompression havde strukturen en tendens til at falde til den ene side. Med spænding faldt bygningen formentlig om på midten eller blev revet fra hinanden. Med forskydningsspænding blev strukturen sandsynligvis snoet eller revet fra hinanden, før den faldt.
Udfordring
Nu hvor du har lært om, hvordan kræfter i et jordskælv påvirker forskellige bygninger, så tag laboratoriet et skridt videre.
- Kan du designe en struktur, der modstår alle disse simulerede kræfter? Byg yderligere tre strukturer ved hjælp af de samme materialer, og test dem af.
- Undersøg rigtige jordskælv og se, hvordan arkitekter designer bygninger for at overleve de seismiske bølger, et jordskælv frembringer.
- Kan du designe en simulering, der er større eller mere nøjagtigt repræsenterer kraften til skalering?
Bygningsramme, der er sikker nok til jordskælv
Afhængigt af mængden af kraft, du udøvede, kan du selvfølgelig se variationer i dine resultater. En ustabil ramme giver dog ikke sikkerhed under et jordskælv. Faktisk designer ingeniører seismisk sikre bygninger, boliger og motorveje til at modstå de intense seismiske overfladebølger. Husk også, hvor ødelæggende jordskælv end måtte være, så er de også en del af, hvad der udgør forskellige landformer rundt om i verden.
