Det här naturvetenskapliga projektet kommer att lära eleverna hur krafter drar eller trycker mot varandra för att skapa en jordbävning. Alla elever i grundskolan, från dagis till sjätte klass, kommer att njuta av att lära sig hur jordbävningar uppstår med detta projekt.
Undersöka styrkorna i jordbävningar
Jordbävningar är förödande naturhändelser och de förstör egendom med starka seismiska vågor. För att förhindra byggnader från att kollapsa bygger många ingenjörer ett strukturellt ramverk för att motstå de intensiva seismiska vågorna.
Material
För att skapa dina "byggnader", börja med att samla in följande material:
- Två styrofoamplattor med 16 cm diameter
- Miniatyrmarshmallows
- 6 eller fler 2-cm hantverkspinnar
- 6 eller fler 1-cm pysselpinnar
- Linjal
- Pencil
- Fyra böcker (ungefär samma bredd)
Instruktioner för robust ram
Börja med att bygga ett robust ramverk för din byggnad.
- Sätt åt sidan några miniatyrmarshmallows.
- Vänd på frigolitplattorna.
- Placera fyra hål ovanpå varje tallrik med en penna.
- Börja bygga genom att använda en eller två marshmallows för botten av en 2-cm hantverkspinne.
- Placera den ovanpå hålet du gjorde av frigolitplattan.
- Låt marshmallowen stelna försiktigt på tallriken och fortsätt med de andra tre 2-cm pysselstavarna.
- Se till att låta varje pysselpinne sätta sig eftersom detta är grunden för ramen för byggnaden.
- Upprepa med ytterligare pysselpinnar.
- Använd så många pysselpinnar du vill och fortsätt bygga.
Instruktioner för instabilt ramverk
Använd miniatyrmarshmallows för att bygga ett liknande ramverk som det stabila ramverket ovan.
- Vänd på frigolitplattan med framsidan nedåt.
- Börja bygga genom att använda en eller två miniatyrmarshmallows för 1-cm hantverkspinnen.
- Placera den försiktigt ovanpå frigolitplattan som i föregående avsnitt.
- Fortsätt att bygga med så många pinnar och marshmallows som du vill.
Simulering av krafter i jordbävningar
Världen är sammansatt i en dynamisk myriad av bitar som ett pussel. Delar av pusslet kallas kontinentalplattor som vävs samman runt jordklotet. När extrema krafter kolliderar, glider eller skär mot varandra, börjar jordbävningar uppstå.
När du har färdigställt ditt robusta och ostadiga ramverk är det dags att simulera jordbävningsstyrkor. Denna simulering kommer att titta på tre typer av krafter i jordbävningar: kompression, spänning och skjuvkrafter.
- Samla fyra böcker med liknande bredd och placera dem på en stadig yta.
- Sätt två böcker sida vid sida och lägg ytterligare en uppsättning böcker ovanpå.
- Placera en av byggnadskonstruktionerna mellan böckerna (börja med byggnaden med 2-cm pinnar).
- Flytta böckerna sida vid sida genom att använda skjuvkrafter.
- Nästa, kollidera böckerna försiktigt simulera kompressionskrafter.
- Tryck slutligen isär böckerna för att se vad som händer med byggnadsskapandet som visar spänningskrafter.
- Upprepa för byggnaden med 1-cm pysselpinnar.
- För varje typ av kraft, registrera dina observationer. Hur påverkar varje typ av kraft varje byggnad på olika sätt?
Vad hände?
Kunde du observera vilken typ av byggnadsram som kunde motstå olika krafter? När du simulerade effekterna av kompression, skjuvning och spänning, kanske du har märkt att den 1 cm tjocka byggnadsramen inte höll på plats för någon simulering. Du kanske också har märkt att strukturen tenderade att falla på ett annat sätt beroende på vilken typ av kraft som utövades. Med kompression tenderade strukturen att falla åt sidan. Med spänning föll troligen byggnaden omkull i mitten eller revs isär. Med skjuvpåkänning har strukturen troligen vridits eller slitits isär innan den föll.
Utmaning
Nu när du har lärt dig om hur krafter i en jordbävning påverkar olika byggnader, ta labbet ett steg längre.
- Kan du designa en struktur som tål alla dessa simulerade krafter? Bygg ytterligare tre strukturer med samma material och testa dem.
- Forska om riktiga jordbävningar och se hur arkitekter designar byggnader för att överleva de seismiska vågorna en jordbävning producerar.
- Kan du designa en simulering som är större eller mer exakt representerar skalkraften?
Bygga ramverk säkert nog för jordbävningar
Beroende på hur mycket kraft du utövade kan du naturligtvis se variationer i dina resultat. Ett instabilt ramverk erbjuder dock ingen säkerhet under en jordbävning. Faktum är att ingenjörer designar seismiskt säkra byggnader, bostäder och motorvägar för att motstå de intensiva, ytseismiska vågorna. Kom också ihåg att hur destruktiva jordbävningar än är, så är de också en del av vad som utgör olika landformer runt om i världen.
