این پروژه علمی به دانش‌آموزان آموزش می‌دهد که چگونه نیروها برای ایجاد زلزله به یکدیگر فشار می‌آورند. هر دانش آموز در مقطع ابتدایی، از مهدکودک تا کلاس ششم، از یادگیری چگونگی وقوع زلزله با این پروژه لذت خواهد برد.
بررسی نیروها در زلزله
زلزله ها حوادث طبیعی ویرانگر هستند و با امواج شدید لرزه ای اموال را تخریب می کنند. برای جلوگیری از فروریختن ساختمان ها، بسیاری از مهندسان چارچوب سازه ای برای مقاومت در برابر امواج لرزه ای شدید می سازند.
مواد
برای ایجاد "ساختمان" خود، با جمع آوری مواد زیر شروع کنید:
- دو صفحه فوم فوم به قطر 16
- مارشملو مینیاتوری
- 6 یا بیشتر چوب کاردستی 2 سانتی
- 6 یا بیشتر چوب کاردستی 1 سانتی
- حاكم
- مداد
- چهار کتاب (تقریباً به همان عرض)
دستورالعمل برای چارچوب محکم
با ساخت یک چارچوب محکم برای ساختمان خود شروع کنید.
- چند عدد مارشمالو مینیاتوری را کنار بگذارید.
- صفحات پلی استایرن را برگردانید.
- روی هر بشقاب با مداد چهار سوراخ بزنید.
- با استفاده از یک یا دو مارشمالو برای کف یک چوب دستی ۲ سانتی متری شروع به ساختن کنید.
- روی سوراخی که از صفحه پلی استایره ایجاد کردید قرار دهید.
- بگذارید مارشمالو به آرامی روی بشقاب ببندد و با سه چوب کاردستی ۲ سانتی دیگر ادامه دهید.
- مطمئن شوید که اجازه دهید هر چوب کاردستی ببندد زیرا این پایه قاب ساختمان است.
- با چوب های کاردستی اضافی تکرار کنید.
- به تعداد دلخواه از چوب دستی استفاده کنید و به ساختن ادامه دهید.
دستورالعمل برای چارچوب ناپایدار
از مارشمالوهای مینیاتوری برای ساخت چارچوبی مشابه با فریمورک پایدار بالا استفاده کنید.
- صفحه پلی استایرن را رو به پایین برگردانید.
- با استفاده از یک یا دو مارشمالو مینیاتوری برای چوب دستی 1 سانتی شروع به ساخت کنید.
- آن را مانند قسمت قبل به آرامی روی صفحه پلی استایرن قرار دهید.
- به ساختن با هر تعداد چوب و مارشمالو که دوست دارید ادامه دهید.
شبیه سازی نیرو در زلزله
جهان در تعداد بی شماری از قطعات پویا مانند یک پازل کنار هم قرار گرفته است. بخش هایی از پازل صفحات قاره ای نامیده می شوند که در سراسر جهان در هم تنیده می شوند. هنگامی که نیروهای شدید با یکدیگر برخورد می کنند، می لغزند یا بر روی یکدیگر می لغزند، زمین لرزه ها شروع به ظهور می کنند.
هنگامی که چارچوب محکم و غیر مستحکم خود را تکمیل کردید، نوبت به شبیه سازی نیروهای زلزله می رسد. این شبیه سازی به سه نوع نیرو در زلزله نگاه می کند: فشار، کشش و نیروهای برشی.
- چهار کتاب با عرضهای مشابه جمع آوری کنید و روی یک سطح محکم قرار دهید.
- روی دو کتاب در کنار هم قرار بگیرید و مجموعه دیگری از کتابها را روی آن قرار دهید.
- یکی از سازه های ساختمان را بین کتاب ها قرار دهید (با چوب های 2 سانتی متری ساختمان را شروع کنید).
- با استفاده از نیروهای برشی کتابها را کنار هم حرکت دهید.
- بعد، کتابها را به آرامی شبیه سازی نیروهای فشرده سازی با هم برخورد کنید.
- در نهایت، کتاب ها را از هم جدا کنید تا ببینید چه اتفاقی برای ایجاد ساختمان می افتد که نیروهای کششی را نشان می دهد.
- برای ساختمان با چوب های کاردستی 1سانتی تکرار کنید.
- برای هر نوع نیرو، مشاهدات خود را ثبت کنید. چگونه هر نوع نیرو بر هر ساختمان متفاوت تأثیر می گذارد؟
چی شد؟
آیا توانستید مشاهده کنید که کدام نوع چارچوب ساختمانی قادر به مقاومت در برابر نیروهای مختلف است؟ در شبیه سازی اثرات فشار، برش و کشش، ممکن است متوجه شده باشید که چارچوب ساختمان با ضخامت 1 سانتی متر برای هیچ شبیه سازی به خوبی در جای خود قرار نمی گیرد. همچنین ممکن است متوجه شده باشید که سازه بر اساس نوع نیرویی که اعمال می‌شود، تمایل به سقوط دارد. با فشرده سازی، ساختار تمایل به سقوط به یک طرف داشت. با تنش، ساختمان احتمالاً از وسط سقوط کرده یا از هم پاشیده شده است.با تنش برشی، ساختار احتمالاً قبل از سقوط پیچ خورده یا از هم جدا شده است.
چالش
اکنون که در مورد چگونگی تأثیر نیروها در زلزله بر ساختمان‌های مختلف آگاه شدید، آزمایشگاه را یک قدم جلوتر ببرید.
- آیا می توانید سازه ای طراحی کنید که تمام این نیروهای شبیه سازی شده را تحمل کند؟ سه ساختار دیگر با استفاده از مواد مشابه بسازید و آنها را آزمایش کنید.
- درباره زلزله های واقعی تحقیق کنید و ببینید معماران چگونه ساختمان ها را برای زنده ماندن در برابر امواج لرزه ای که یک زلزله ایجاد می کند طراحی می کنند.
- آیا می‌توانید شبیه‌سازی طراحی کنید که بزرگ‌تر یا دقیق‌تر نشان‌دهنده نیروی مقیاس باشد؟
چارچوب ساختمان به اندازه کافی ایمن برای زلزله
البته، بسته به میزان نیرویی که اعمال می کردید، ممکن است تغییراتی در نتایج خود مشاهده کنید. با این حال، یک چارچوب ناپایدار ایمنی را در هنگام زلزله ارائه نمی دهد. در واقع، مهندسان ساختمان‌ها، مسکن‌ها و بزرگراه‌هایی را طراحی می‌کنند که در برابر لرزه‌خیز مقاوم هستند تا در برابر امواج لرزه‌ای شدید و سطحی مقاومت کنند.همچنین به یاد داشته باشید، هر چقدر هم که زمین لرزه های مخرب باشند، آنها نیز بخشی از شکل های زمینی مختلف در سراسر جهان هستند.
