Ce projet scientifique enseignera aux élèves comment les forces se tirent ou se poussent les unes contre les autres pour créer un tremblement de terre. Tous les élèves du primaire, de la maternelle à la sixième année, apprécieront d'apprendre comment les tremblements de terre se produisent grâce à ce projet.
Enquête sur les forces lors des tremblements de terre
Les tremblements de terre sont des événements naturels dévastateurs et ils détruisent les propriétés avec de fortes ondes sismiques. Pour empêcher les bâtiments de s'effondrer, de nombreux ingénieurs construisent une charpente structurelle pour résister aux intenses ondes sismiques.
Matériaux
Pour créer vos « bâtiments », commencez par rassembler les matériaux suivants:
- Deux assiettes en polystyrène de 16 cm de diamètre
- Guimauves miniatures
- 6 bâtons artisanaux de 2 cm ou plus
- 6 bâtons d'artisanat ou plus de 1 cm
- Règle
- Crayon
- Quatre livres (à peu près la même largeur)
Instructions pour un cadre robuste
Commencez par construire une charpente solide pour votre bâtiment.
- Mettez de côté quelques guimauves miniatures.
- Retournez les assiettes en polystyrène.
- Percez quatre trous sur chaque assiette avec un crayon.
- Commencez à construire en utilisant une ou deux guimauves pour le bas d'un bâtonnet artisanal de 2 cm.
- Placez-le au-dessus du trou que vous avez fait avec la plaque de polystyrène.
- Laissez la guimauve reposer doucement sur l'assiette et continuez avec les trois autres bâtonnets de 2 cm.
- Assurez-vous de laisser chaque bâton d'artisanat prendre car c'est la base de la charpente du bâtiment.
- Répétez avec des bâtons d'artisanat supplémentaires.
- Utilisez autant de bâtons d'artisanat que vous le souhaitez et continuez à construire.
Instructions pour un framework instable
Utilisez des guimauves miniatures pour créer un cadre similaire à celui du cadre stable ci-dessus.
- Retournez la plaque en polystyrène face vers le bas.
- Commencez la construction en utilisant une ou deux guimauves miniatures pour le bâton artisanal de 1 cm.
- Placez-le délicatement sur la plaque en polystyrène comme dans la section précédente.
- Continuez à construire avec autant de bâtons et de guimauves que vous le souhaitez.
Simulation des forces lors des tremblements de terre
Le monde est assemblé dans une myriade dynamique de pièces comme un puzzle. Certaines parties du puzzle sont appelées plaques continentales qui s'entrelacent autour du globe. Lorsque des forces extrêmes entrent en collision, glissent ou se cisaillent, des tremblements de terre commencent à apparaître.
Une fois que vous avez terminé votre structure solide et peu robuste, il est temps de simuler les forces sismiques. Cette simulation examinera trois types de forces lors des tremblements de terre: les forces de compression, de tension et de cisaillement.
- Collectez quatre livres de largeurs similaires et placez-les sur une surface solide.
- Faites face à deux livres côte à côte et posez une autre série de livres dessus.
- Placez une des constructions de bâtiments entre les livres (commencez par le bâtiment avec des bâtons de 2 cm).
- Déplacez les livres côte à côte en utilisant les forces de cisaillement.
- Ensuite, heurtez les livres en simulant doucement les forces de compression.
- Enfin, démontez les livres pour voir ce qui arrive à la création du bâtiment en montrant les forces de tension.
- Répétez l'opération pour le bâtiment avec des bâtons de bricolage de 1 cm.
- Pour chaque type de force, enregistrez vos observations. Comment chaque type de force affecte-t-il différemment chaque bâtiment ?
Que s'est-il passé ?
Avez-vous pu observer quel type de charpente de bâtiment était capable de résister à différentes forces ? En simulant les effets de la compression, du cisaillement et de la tension, vous avez peut-être remarqué que la charpente du bâtiment de 1 cm d'épaisseur ne tenait pas bien en place pour aucune simulation. Vous avez peut-être également remarqué que la structure avait tendance à tomber différemment en fonction du type de force exercée. Avec la compression, la structure avait tendance à tomber d’un côté. Sous la tension, le bâtiment est probablement tombé en plein milieu ou a été déchiré. Sous l'effet des contraintes de cisaillement, la structure s'est probablement tordue ou déchirée avant de tomber.
Défi
Maintenant que vous savez comment les forces d'un tremblement de terre affectent divers bâtiments, allez plus loin dans le laboratoire.
- Pouvez-vous concevoir une structure qui résiste à toutes ces forces simulées ? Construisez trois autres structures en utilisant les mêmes matériaux et testez-les.
- Recherchez de vrais tremblements de terre et voyez comment les architectes conçoivent des bâtiments pour survivre aux ondes sismiques produites par un tremblement de terre.
- Pouvez-vous concevoir une simulation plus grande ou qui représente plus précisément la force à mettre à l'échelle ?
Un cadre de construction suffisamment sûr pour les tremblements de terre
Bien sûr, en fonction de la force que vous exerciez, vous pourriez constater des variations dans vos résultats. Cependant, une structure instable n’offre pas de sécurité lors d’un tremblement de terre. En fait, les ingénieurs conçoivent des bâtiments, des logements et des autoroutes à l’épreuve des séismes pour résister aux ondes sismiques de surface intenses. N'oubliez pas non plus que, aussi destructeurs que puissent être les tremblements de terre, ils font également partie de ce qui constitue divers reliefs à travers le monde.
