Hierdie wetenskapprojek sal studente leer hoe kragte teen mekaar trek of druk om 'n aardbewing te skep. Enige leerder op laerskool, van kleuterskool tot graad sesde, sal dit geniet om met hierdie projek te leer hoe aardbewings gebeur.
Ondersoek die magte in aardbewings
Aardbewings is verwoestende natuurgebeure, en hulle vernietig eiendom met sterk seismiese golwe. Om te verhoed dat geboue ineenstort, bou baie ingenieurs 'n strukturele raamwerk om die intense seismiese golwe te weerstaan.
Materials
Om jou 'geboue' te skep, begin deur die volgende materiaal bymekaar te maak:
- Twee 16 cm-deursnee-styrofoamplate
- Miniatuur malvalekkers
- 6 of meer 2-cm handwerkstokkies
- 6 of meer 1-cm handwerkstokkies
- Ruleerder
- Potlood
- Vier boeke (ongeveer dieselfde breedte)
Instruksies vir stewige raamwerk
Begin deur 'n stewige raamwerk vir jou gebou te bou.
- Sit 'n paar miniatuur malvalekkers opsy.
- Draai die styrofoamplate om.
- Pons vier gaatjies bo-op elke bord met 'n potlood.
- Begin bou deur een of twee malvalekkers vir die onderkant van 'n 2-cm handwerkstok te gebruik.
- Plaas dit bo-op die gaatjie wat jy van die styrofoamplaat gemaak het.
- Laat die malvalekker saggies op die bord sit en gaan voort met die ander drie 2-cm handwerkstokkies.
- Maak seker dat jy elke handwerkstok laat sit, want dit is die fondasie van die raam vir die gebou.
- Herhaal met bykomende handwerkstokkies.
- Gebruik soveel handwerkstokkies as wat jy wil en gaan voort met bou.
Instruksies vir onstabiele raamwerk
Gebruik miniatuur malvalekkers om 'n soortgelyke raamwerk as die stabiele raamwerk hierbo te bou.
- Draai die styrofoamplaat met die gesig na onder om.
- Begin bou deur een of twee miniatuur malvalekkers vir die 1-cm handwerkstokkie te gebruik.
- Plaas dit liggies bo-op die styrofoamplaat soos in die vorige afdeling.
- Gaan voort om te bou met soveel stokke en malvalekkers as wat jy wil.
Simulering van kragte in aardbewings
Die wêreld is saamgestel in 'n dinamiese magdom stukke soos 'n legkaart. Dele van die legkaart word kontinentale plate genoem wat om die aardbol verweef. Wanneer uiterste kragte op mekaar bots, gly of skuif, begin aardbewings opduik.
Sodra jy jou stewige en onstuimige raamwerk voltooi het, is dit tyd om aardbewingkragte te simuleer. Hierdie simulasie sal na drie tipes kragte in aardbewings kyk: kompressie, spanning en skuifkragte.
- Versamel vier boeke met soortgelyke breedtes, en plaas dit op 'n stewige oppervlak.
- Kry twee boeke langs mekaar en lê nog 'n stel boeke bo-op.
- Plaas een van die boukonstruksies tussen die boeke (begin met die gebou met 2-cm-stokkies).
- Beweeg die boeke langs mekaar deur skuifkragte te gebruik.
- Volgende, bots die boeke liggies en simuleer drukkragte.
- Trek laastens die boeke uitmekaar om te sien wat met die bouskepping gebeur as wat spanningskragte toon.
- Herhaal vir die gebou met 1-cm handwerkstokkies.
- Vir elke tipe krag, teken jou waarnemings aan. Hoe beïnvloed elke tipe krag elke gebou anders?
Wat het gebeur?
Kon jy waarneem watter tipe bouraamwerk verskillende kragte kon weerstaan? In die simulasie van die effekte van kompressie, skuif en spanning, het jy dalk opgemerk dat die 1-cm dik bouraamwerk nie goed in plek gehou het vir enige simulasie nie. Jy het dalk ook opgemerk dat die struktuur geneig was om op 'n ander manier te val, gebaseer op die tipe krag wat uitgeoefen is. Met kompressie was die struktuur geneig om eenkant toe te val. Met spanning het die gebou waarskynlik in die middel omgeval of is uitmekaar geskeur. Met skuifspanning het die struktuur waarskynlik gedraai of uitmekaar geskeur voordat dit geval het.
Uitdaging
Nou dat jy geleer het van hoe kragte in 'n aardbewing verskeie geboue beïnvloed, neem die laboratorium 'n stap verder.
- Kan jy 'n struktuur ontwerp wat al hierdie gesimuleerde kragte weerstaan? Bou nog drie strukture deur dieselfde materiale te gebruik en toets dit uit.
- Navors werklike aardbewings en kyk hoe argitekte geboue ontwerp om die seismiese golwe wat 'n aardbewing veroorsaak, te oorleef.
- Kan jy 'n simulasie ontwerp wat groter is of meer akkuraat die krag volgens skaal voorstel?
Bou raamwerk veilig genoeg vir aardbewings
Natuurlik, afhangende van die hoeveelheid krag wat jy uitgeoefen het, kan jy variasies in jou resultate sien.’n Onstabiele raamwerk bied egter nie veiligheid tydens’n aardbewing nie. Trouens, ingenieurs ontwerp seismies-veilige geboue, behuising en snelweë om die intense, oppervlak seismiese golwe te weerstaan. Onthou ook, hoe vernietigend aardbewings ook al is, hulle is ook deel van wat verskeie landvorme regoor die wêreld uitmaak.