Dự án khoa học này sẽ dạy học sinh cách các lực kéo hoặc đẩy nhau để tạo ra động đất. Bất kỳ học sinh tiểu học nào, từ mẫu giáo đến lớp sáu, sẽ thích thú khi tìm hiểu động đất diễn ra như thế nào với dự án này.
Điều tra lực lượng trong trận động đất
Động đất là những sự kiện tự nhiên có sức tàn phá khủng khiếp và chúng phá hủy tài sản bằng sóng địa chấn mạnh. Để ngăn các tòa nhà sụp đổ, nhiều kỹ sư xây dựng khung kết cấu để chống chọi với sóng địa chấn dữ dội.
Vật liệu
Để tạo 'tòa nhà' của bạn, hãy bắt đầu bằng cách thu thập các vật liệu sau:
- Hai tấm xốp đường kính 16 cm
- Kẹo dẻo thu nhỏ
- 6 gậy thủ công 2 cm trở lên
- 6 que thủ công 1 cm trở lên
- Người cai trị
- Bút chì
- Bốn cuốn sách (có cùng chiều rộng)
Hướng dẫn sử dụng khung vững chắc
Bắt đầu bằng cách xây dựng một bộ khung vững chắc cho tòa nhà của bạn.
- Dành một vài viên kẹo dẻo thu nhỏ.
- Lật các tấm xốp.
- Đục bốn lỗ trên mỗi tấm bằng bút chì.
- Bắt đầu xây dựng bằng cách sử dụng một hoặc hai viên kẹo dẻo làm đáy của que thủ công dài 2 cm.
- Đặt nó lên trên lỗ bạn đã tạo bằng tấm xốp.
- Để kẹo dẻo nhẹ nhàng trên đĩa và tiếp tục với ba que thủ công 2 cm còn lại.
- Đảm bảo đặt từng thanh thủ công vì đây là nền tảng của khung cho tòa nhà.
- Lặp lại với các que thủ công bổ sung.
- Sử dụng bao nhiêu gậy thủ công tùy thích và tiếp tục xây dựng.
Hướng dẫn về Khung không ổn định
Sử dụng kẹo dẻo thu nhỏ để xây dựng một khung tương tự như khung ổn định ở trên.
- Lật tấm xốp úp xuống.
- Bắt đầu xây dựng bằng cách sử dụng một hoặc hai viên kẹo dẻo thu nhỏ cho thanh thủ công 1 cm.
- Đặt nhẹ nhàng lên trên tấm xốp như phần trước.
- Tiếp tục xây dựng với số lượng que và kẹo dẻo tùy thích.
Mô phỏng lực trong động đất
Thế giới được ghép lại với nhau thành vô số mảnh sống động giống như một trò chơi ghép hình. Các phần của câu đố được gọi là các mảng lục địa đan xen trên toàn cầu. Khi các lực cực mạnh va chạm, trượt hoặc cắt vào nhau, động đất bắt đầu xuất hiện.
Sau khi bạn đã hoàn thành bộ khung chắc chắn và không vững chắc của mình, đã đến lúc mô phỏng lực động đất. Mô phỏng này sẽ xem xét ba loại lực trong trận động đất: lực nén, lực căng và lực cắt.
- Thu thập bốn cuốn sách có chiều rộng tương tự nhau và đặt chúng trên một bề mặt chắc chắn.
- Đặt hai cuốn sách cạnh nhau và đặt một bộ sách khác lên trên.
- Đặt một trong các công trình xây dựng vào giữa các cuốn sách (bắt đầu bằng tòa nhà bằng que 2 cm).
- Di chuyển các cuốn sách cạnh nhau bằng lực cắt.
- Tiếp theo, va chạm các cuốn sách một cách nhẹ nhàng mô phỏng lực nén.
- Cuối cùng, hãy tách các cuốn sách ra để xem điều gì xảy ra với việc tạo ra tòa nhà khi thể hiện lực căng.
- Lặp lại tòa nhà bằng que thủ công 1 cm.
- Đối với mỗi loại lực, hãy ghi lại quan sát của bạn. Mỗi loại lực tác động khác nhau như thế nào đến từng tòa nhà?
Chuyện gì đã xảy ra?
Bạn có thể quan sát loại khung tòa nhà nào có thể chịu được các lực khác nhau không? Khi mô phỏng tác động của lực nén, lực cắt và lực căng, bạn có thể nhận thấy rằng khung tòa nhà dày 1 cm không giữ đúng vị trí cho bất kỳ mô phỏng nào. Bạn cũng có thể nhận thấy rằng cấu trúc có xu hướng rơi theo một cách khác tùy thuộc vào loại lực tác dụng. Khi bị nén, cấu trúc có xu hướng nghiêng sang một bên. Với sự căng thẳng, tòa nhà có thể bị đổ vào giữa hoặc bị xé toạc. Với ứng suất cắt, cấu trúc có thể bị xoắn hoặc bị xé toạc trước khi rơi xuống.
Thử thách
Bây giờ bạn đã biết về tác động của các lực trong trận động đất đến các tòa nhà khác nhau, hãy tiến thêm một bước nữa trong phòng thí nghiệm.
- Bạn có thể thiết kế một cấu trúc chịu được tất cả các lực mô phỏng này không? Xây dựng thêm ba cấu trúc bằng cách sử dụng cùng một vật liệu và thử nghiệm chúng.
- Nghiên cứu các trận động đất thực sự và xem cách các kiến trúc sư thiết kế các tòa nhà để tồn tại trước các đợt địa chấn mà một trận động đất tạo ra.
- Bạn có thể thiết kế một mô phỏng lớn hơn hoặc thể hiện chính xác hơn lực theo tỷ lệ không?
Xây dựng khung đủ an toàn cho động đất
Tất nhiên, tùy thuộc vào mức độ lực bạn sử dụng, bạn có thể thấy kết quả của mình có sự khác biệt. Tuy nhiên, một khung không ổn định sẽ không mang lại sự an toàn khi xảy ra động đất. Trên thực tế, các kỹ sư thiết kế các tòa nhà, nhà ở và đường cao tốc an toàn chống động đất để chịu được các sóng địa chấn bề mặt dữ dội. Cũng hãy nhớ rằng, dù trận động đất có sức tàn phá như thế nào thì chúng cũng là một phần cấu thành nên nhiều dạng địa hình khác nhau trên khắp thế giới.
