Ученые изучают землетрясения, чтобы мы могли лучше понять и предсказать их. В этом упражнении вы узнаете об одном из инструментов, которые ученые используют для измерения силы землетрясения, и создадите собственную машину из простых материалов.
Землетрясения случаются постоянно, но большинство из них настолько малы, что мы их не чувствуем, и они не наносят ущерба. Однако сильные землетрясения могут иметь катастрофические последствия, нанося значительный ущерб имуществу и гибели людей. Сила землетрясения измеряется по так называемой шкале Рихтера. Шкала Рихтера изменяется от 1 до 10. Каждое увеличение на 1 по шкале Рихтера означает, что землетрясение на самом деле в 10 раз сильнее (например, землетрясение силой 2,0 раза в 10 раз сильнее, чем землетрясение силой 1,0 - не в два раза сильнее). По состоянию на 2019 г. сильнейшее из когда-либо зарегистрированных землетрясений составило 9,5 балла по шкале Рихтера.
Ученые используют машину, называемую сейсмографом, для измерения движения земли во время землетрясения. Сейсмографы очень чувствительны и могут обнаруживать землетрясения, которые происходят очень далеко (наряду с другими вещами, которые сотрясают землю, такие как извержения вулканов или крупные взрывы), которые могут быть слишком слабыми для ощущения людьми. Сейсмографы изготавливаются путем подвешивания тяжелого груза на жесткой раме, соединенной с землей. Когда земля движется во время землетрясения, рама движется вперед и назад вместе с землей. Однако тяжелый вес не связан непосредственно с землей, и он хочет оставаться на месте. В результате вес остается неподвижным, а рама движется вокруг него взад-вперед. Поместив ручку на вес и бумагу на раму, ученые могут увидеть относительное движение веса и рамы через отметки, которые создают сейсмограмму. Сейсмограмма может быть проанализирована позже, чтобы выяснить, когда произошло землетрясение и насколько оно было сильным. Современные сейсмографы записывают это движение как электрический сигнал, но в этом упражнении вы создадите свой собственный старомодный сейсмограф, который использует маркер для записи «землетрясения» на бумажной полосе.
Вам понадобиться картонная коробка, бумажная или пластиковая одноразовая чашка, маркер, ножницы, бумага, лента, монеты.
Приступаем:
- Аккуратно отрежьте крышку или клапаны с картонной коробки. Поднимите коробку на одной из меньших сторон.
- Осторожно проткните две дырки напротив друг друга возле края чашки.
- Привяжите кусок веревки (немного длиннее, чем длина коробки) к каждому отверстию.
- Аккуратно проткните два отверстия в верхней части коробки (расположите их на одинаковом расстоянии от отверстий в чашке).
- Протолкните две веревки через отверстия в коробке и свяжите их вместе над верхней частью коробки, чтобы чашка свисала внутри коробки. Дно чашки должно быть примерно на дюйм выше дна коробки.
- Тщательно проткните отверстие в центре нижней части чашки. Снимите крышку с маркера и протолкните маркер через отверстие, чтобы его наконечник едва касался дна коробки.
- Заполните чашку монетами или другими маленькими гирьками. Почему вы думаете, вес важны?
- Сложите лист бумаги пополам вдоль, затем снова сложите его пополам. Разверните бумагу и обрежьте вдоль складок, чтобы сформировать четыре полоски одинакового размера. Склейте полоски бумаги вместе, чтобы сформировать одну длинную полосу. (Если у вас есть длинная распечатанная квитанция, вы можете пропустить этот шаг)
- Аккуратно отрежьте две прорези на противоположных сторонах картонной коробки - как можно ближе к нижнему краю. Прорези должны быть достаточно широкими, чтобы пропускать полоску бумаги через одну сторону, через середину коробки и наружу с другой стороны.
- Убедитесь, что маркер находится по центру на полоске бумаги. Возможно, вам придется проделать разные отверстия в верхней части коробки и при необходимости снова повесить чашку.
Теперь вы, наконец, готовы использовать свой сейсмограф! Стабилизируйте коробку руками, когда ваш помощник медленно начнет вытягивать бумажную полоску через коробку из стороны в сторону. Что рисует маркер на полоске бумаги?
Теперь покачивайте коробку взад-вперед, пока ваш помощник продолжает тянуть бумажную полоску, стараясь изо всех сил тянуть ее с постоянной скоростью. Как меняется линия на бумажной полосе?
Сделайте паузу на несколько секунд, затем попытайтесь встряхнуть коробку сильнее.
Сделайте паузу еще на несколько секунд, затем осторожно встряхните коробку.
Вытяните бумажную полоску из коробки до конца и посмотрите на линию. Можете ли вы сказать, насколько сильно дрожала коробка в зависимости от линии? Можете ли вы сказать, когда коробка не дрожала вообще?
Повторите эти действия с дополнительными полосками бумаги, чтобы проверить различные количества встряхивания.