Задумывались ли вы о том, на каком типе почвы построены здания? Камень, гравий, песок, почва и многое другое - существует множество различных типов «грунта». И эта проблема становится особенно важной в районах, где могут возникнуть землетрясения. В этом упражнении вы построите милое здание на домашнем столе и узнаете, как землетрясение влияет на здания, построенные на песке.
Внешний слой Земли похож на головоломку, состоящую из огромных кусков земли. Эти части называются тектоническими плитами, и они медленно скользят по поверхности земного шара; они толкаются и скользят рядом друг с другом. Иногда это трение вызывает внезапные движения, которые могут вызвать землетрясения. Землетрясения выделяют много энергии, которая излучается в форме волн, называемых сейсмическими волнами. Один тип волны толкает и тянет материал, через который он проходит, и люди ощущают его как движение вперед-назад или из стороны в сторону. Этот тип волны называется первичной или P-волной. Р-волна может двигаться через твердый и жидкий материал.
Тип грунта, на котором вы проходите сейсмические волны, также влияет на то, что вы чувствуете. Мягкие почвы, такие как песок, имеют тенденцию усиливать дрожание по сравнению с твердыми почвами, такими как коренные породы.
В этом упражнении вы построите здание и поместите его на материал, имитирующий песок.
Вам понадобиться:
- Бумага или газета
- Вощеная бумага
- Сырая одежда
- Звездный леденец или сахарные кубики (40 и более)
- Арахисовое масло
- Ложка или нож для масла
- Кукурузный крахмал
- вода
- Мензурка
- Мелкая коробка
- Мрамор или любые маленькие шарики
- Мелкий лоток
- вилка
Подготовительный процесс:
- Защитите свое рабочее место бумагой или газетой. Это ускорит время уборки. Имейте влажную ткань, готовую вытереть руки, когда они становятся слишком липкими.
- Положите перед собой кусок вощеной бумаги на пять дюймов или больше.
- Разверните конфеты Starburst и откройте банку с арахисовым маслом. Конфеты будут кирпичами вашей структуры; арахисовое масло будет служить в качестве раствора, который удерживает кирпичи вместе.
- Соберите немного арахисового масла с помощью ложки, ножа для масла или пальца. Примените это к стороне леденца и прикрепите другую леденец против этого. Повторите этот процесс, чтобы построить здание.
- Разрежьте вощеную бумагу, чтобы на каждой стороне здания оставалось от одного до двух дюймов бумаги. Отложите здание на вощеную бумагу, пока вы не будете готовы проверить его.
- Чтобы приготовить смесь, которая будет имитировать реакцию песка во время землетрясения, залейте три чашки кукурузного крахмала в неглубокий лоток и добавьте полтора чашки воды. Добавьте несколько капель желтого пищевого красителя, если есть. Добавьте больше кукурузного крахмала, если он слишком жидкий, или добавьте больше воды, если он слишком твердый. Отложить в сторону.
- Поместите шарики в коробку и поставьте поднос со смесью кукурузного крахмала так, чтобы он лежал поверх шариков. Когда вы встряхиваете коробку, лоток должен качаться взад-вперед или из стороны в сторону, когда он катится по шарикам.
Приступим!
Потренируйтесь встряхивать столик. Встряхните его быстро, но достаточно осторожно и движениями нужного размера, чтобы лоток не касался боковых сторон коробки.
Используйте вощеную бумагу, чтобы аккуратно поместить свое здание поверх смеси кукурузного крахмала. Ваше здание должно находиться на кукурузном крахмале, между которыми должна быть только вощеная бумага, но оно не должно погружаться. Это хорошо, если ваше здание делает отпечаток в смеси - подобно следу на мокром песке. Однако, если он медленно опускается полностью, ваша смесь слишком влажная. Снимите здание на вощеной бумаге, добавьте больше кукурузного крахмала и попробуйте снова.
Встряхните коробку достаточно быстро, чтобы лоток со смесью кукурузного крахмала качался взад и вперед, но не касался боковой стороны коробки. Когда вы встряхиваете коробку, считайте до 20, прежде чем сделать перерыв, чтобы наблюдать. Изменилось ли здание каким-либо образом? Вы видите признаки трещин? Здание погрузилось глубже в смесь?
Попробуйте! Постепенно увеличивайте силу, с которой вы встряхиваете коробку, следя за тем, чтобы лоток не касался боковой части коробки. Посмотрите на смесь кукурузного крахмала, пока вы встряхиваете. Вы видите, как он движется почти как очень густая жидкость?
Оцените ущерб. Ваша структура все еще стоит? Здание или развалины глубоко погрузились в смесь, или она стоит или лежит на ней? Почему это случилось?
Вставьте палец в смесь. Смесь чувствует себя твердой?
Наблюдаем за результатом.
Становится ли смесь кукурузного крахмала густой жидкостью после энергичного встряхивания?
Смесь кукурузного крахмала действует как твердое вещество, когда ее оставляют в покое, но при энергичном встряхивании она ведет себя больше как густая жидкость. Песок действует аналогичным образом. В состоянии покоя он ведет себя как твердое тело, но при сильном встряхивании действует больше как густая жидкость.