โครงงานวิทยาศาสตร์นี้จะสอนนักเรียนว่าแรงดึงหรือแรงผลักกันทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้อย่างไร นักเรียนชั้นประถมศึกษาตั้งแต่ชั้นอนุบาลถึงชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 จะได้เพลิดเพลินไปกับการเรียนรู้ว่าแผ่นดินไหวเกิดขึ้นได้อย่างไรกับโครงการนี้
การตรวจสอบกองกำลังในแผ่นดินไหว
แผ่นดินไหวสร้างความเสียหายให้กับเหตุการณ์ทางธรรมชาติ และทำลายทรัพย์สินด้วยคลื่นแผ่นดินไหวที่รุนแรง ในการป้องกันไม่ให้อาคารพังทลาย วิศวกรจำนวนมากได้สร้างกรอบโครงสร้างเพื่อต้านทานคลื่นแผ่นดินไหวที่รุนแรง
วัสดุ
ในการสร้าง 'สิ่งปลูกสร้าง' ของคุณ ให้เริ่มต้นด้วยการรวบรวมวัสดุต่อไปนี้:
- แผ่นโฟมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 ซม. จำนวน 2 แผ่น
- มาร์ชแมลโลว์จิ๋ว
- แท่งงานฝีมือขนาด 2 ซม. 6 อันขึ้นไป
- แท่งงานฝีมือขนาด 1 ซม. 6 อันขึ้นไป
- ไม้บรรทัด
- ดินสอ
- หนังสือสี่เล่ม (ความกว้างประมาณเดียวกัน)
คำแนะนำสำหรับกรอบการทำงานที่แข็งแกร่ง
เริ่มต้นด้วยการสร้างกรอบที่แข็งแกร่งสำหรับอาคารของคุณ
- เก็บมาร์ชแมลโลว์จิ๋วไว้สองสามอัน
- พลิกแผ่นโฟม
- เจาะสี่รูที่ด้านบนของแต่ละจานด้วยดินสอ
- เริ่มสร้างโดยใช้มาร์ชเมลโลว์หนึ่งหรือสองชิ้นที่ด้านล่างของแท่งไม้ขนาด 2 ซม.
- วางไว้บนรูที่คุณทำจากแผ่นโฟม
- วางมาร์ชแมลโลว์วางบนจานเบาๆ แล้วต่อด้วยแท่งไม้ขนาด 2 ซม. อีกสามแท่ง
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้วางแท่งไม้สำหรับงานฝีมือแต่ละอันไว้แล้ว เนื่องจากนี่คือรากฐานของโครงอาคาร
- ทำซ้ำโดยใช้แท่งไม้เพิ่มเติม
- ใช้ไม้ประดิษฐ์มากเท่าที่คุณต้องการแล้วสร้างต่อ
คำแนะนำสำหรับกรอบงานที่ไม่เสถียร
ใช้มาร์ชเมลโลว์จิ๋วเพื่อสร้างเฟรมเวิร์กที่คล้ายกันกับเฟรมเวิร์กที่เสถียรด้านบน
- คว่ำแผ่นโฟมคว่ำหน้าลง
- เริ่มสร้างโดยใช้มาร์ชแมลโลว์จิ๋วหนึ่งหรือสองอันสำหรับงานฝีมือขนาด 1 ซม.
- ค่อยๆ วางลงบนแผ่นโฟมเหมือนอย่างข้อก่อนหน้า
- สร้างต่อโดยใช้แท่งไม้และมาร์ชเมลโลว์มากเท่าที่คุณต้องการ
การจำลองแรงในแผ่นดินไหว
โลกถูกรวบรวมเข้าด้วยกันเป็นชิ้นส่วนนับไม่ถ้วนที่มีชีวิตชีวาเหมือนตัวต่อจิ๊กซอว์ บางส่วนของปริศนาเรียกว่าแผ่นทวีปที่พันกันทั่วโลก เมื่อพลังที่รุนแรงปะทะกัน สไลด์หรือเฉือนกัน แผ่นดินไหวจะเริ่มเกิดขึ้น
เมื่อคุณสร้างกรอบที่แข็งแกร่งและไม่แข็งแรงเสร็จแล้ว ก็ถึงเวลาจำลองแรงแผ่นดินไหว การจำลองนี้จะพิจารณาแรงสามประเภทในแผ่นดินไหว: แรงอัด แรงดึง และแรงเฉือน
- รวบรวมหนังสือสี่เล่มที่มีความกว้างใกล้เคียงกัน และวางไว้บนพื้นผิวที่แข็งแรง
- วางหนังสือสองเล่มวางเคียงข้างกันและวางหนังสืออีกชุดไว้ด้านบน
- วางสิ่งก่อสร้างของอาคารไว้ระหว่างหนังสือ (เริ่มจากตัวอาคารด้วยไม้ขนาด 2 ซม.)
- ย้ายหนังสือเคียงข้างกันโดยใช้แรงเฉือน
- ต่อไป ชนหนังสือเบาๆ เพื่อจำลองแรงอัด
- สุดท้าย ดึงหนังสือออกจากกันเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้นกับการสร้างอาคารเพื่อแสดงความตึงเครียด
- ทำซ้ำสำหรับอาคารด้วยไม้หัตถกรรมขนาด 1 ซม.
- สำหรับแรงแต่ละประเภท ให้บันทึกข้อสังเกตของคุณ แรงแต่ละประเภทส่งผลต่อแต่ละอาคารแตกต่างกันอย่างไร
เกิดอะไรขึ้น?
สังเกตไหมว่าโครงอาคารประเภทใดที่สามารถทนต่อแรงต่างๆ ได้ ในการจำลองผลกระทบของแรงอัด แรงเฉือน และแรงดึง คุณอาจสังเกตเห็นว่าโครงอาคารที่มีความหนา 1 ซม. ไม่สามารถยึดเกาะได้ดีสำหรับการจำลองใดๆ คุณอาจสังเกตเห็นด้วยว่าโครงสร้างมีแนวโน้มที่จะตกลงมาในลักษณะที่แตกต่างออกไปตามประเภทของแรงที่กระทำ ด้วยการบีบอัด โครงสร้างมีแนวโน้มที่จะตกลงไปด้านใดด้านหนึ่ง ด้วยความตึงเครียด อาคารอาจล้มลงไปตรงกลางหรือถูกฉีกออกเป็นชิ้นๆด้วยแรงเฉือน โครงสร้างอาจบิดหรือฉีกออกจากกันก่อนที่จะตกลงมา
ความท้าทาย
ตอนนี้คุณได้เรียนรู้แล้วว่าแรงแผ่นดินไหวส่งผลต่ออาคารต่างๆ อย่างไร ให้ยกระดับห้องปฏิบัติการไปอีกขั้น
- คุณสามารถออกแบบโครงสร้างที่ทนทานต่อแรงจำลองทั้งหมดนี้ได้หรือไม่ สร้างโครงสร้างเพิ่มอีกสามแห่งโดยใช้วัสดุเดียวกันและทดสอบ
- ค้นคว้าเกี่ยวกับแผ่นดินไหวจริงและดูว่าสถาปนิกออกแบบอาคารอย่างไรให้รอดจากคลื่นแผ่นดินไหวที่เกิดจากแผ่นดินไหว
- คุณสามารถออกแบบการจำลองที่มีขนาดใหญ่กว่าหรือแม่นยำยิ่งขึ้นเพื่อแสดงถึงแรงในการปรับขนาดได้หรือไม่
กรอบโครงสร้างอาคารปลอดภัยเพียงพอต่อแผ่นดินไหว
แน่นอน ขึ้นอยู่กับปริมาณแรงที่คุณออกแรง คุณอาจเห็นผลลัพธ์ที่แปรผัน อย่างไรก็ตาม โครงสร้างที่ไม่เสถียรไม่ได้ให้ความปลอดภัยในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ในความเป็นจริง วิศวกรได้ออกแบบอาคาร ที่อยู่อาศัย และทางหลวงที่ปลอดภัยต่อแผ่นดินไหว เพื่อต้านทานคลื่นแผ่นดินไหวที่รุนแรงบนพื้นผิวโปรดจำไว้ว่า ไม่ว่าแผ่นดินไหวจะรุนแรงเพียงใด แผ่นดินไหวเหล่านี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ก่อให้เกิดธรณีสัณฐานต่างๆ ทั่วโลก