Сейсмограф — это инструмент, который ученые используют для регистрации землетрясений и измерения их силы
Цель: Создайте свой собственный сейсмограф
Необходимое время: 20-30 минут
Ключевые понятия: землетрясения, масса, вибрация
Автор: Бен Финио, доктор философии, научный сотрудник
Ученые изучают землетрясения, чтобы лучше их понимать — и, надеюсь, однажды мы сможем предсказать их, чтобы спасти тысячи жизней. Сейсмограф — это инструмент, который ученые используют для регистрации землетрясений и измерения их силы. В этом упражнении вы соорудите свой собственный сейсмограф из простых материалов.
Материалы
- Картонная коробка среднего размера
- Бумажный или пластиковый стаканчик
- Веревка
- Маркер
- Ножницы
- Скотч
- Монеты, шарики, мелкие камни или другие мелкие, тяжелые предметы для использования в качестве весов
- Еще один человек, который может помочь
- Видеоинструкции доступны на английском и испанском языках
Бумага или очень длинный распечатанный чек из магазина
Инструкции
- Срежьте крышку или клапаны с картонной коробки. Поставьте коробку на одну из меньших сторон.
- Проделайте два отверстия напротив друг друга у края чашки.
- Привяжите к каждому отверстию кусочек бечевки (немного длиннее, чем длина коробки).
- Проделайте в верхней части коробки два отверстия, убедившись, что они находятся на том же расстоянии друг от друга, что и отверстия в чашке.
- Проденьте два куска бечевки в отверстия и свяжите их вместе на верхней части коробки. коробка, чтобы чашка свисала внутри коробки. Дно чашки должно быть примерно на 2,5 сантиметра (1 дюйм) выше дна коробки.
- Проделайте отверстие в центре дна чашки. Снимите колпачок с маркера и просуньте маркер в отверстие так, чтобы его кончик едва касался дна коробки.
- Наполните стаканчик монетами или другими мелкими грузиками, следя за тем, чтобы маркер оставался вертикальным.
- Сложите кусочек сложите бумагу вдоль пополам, затем снова сложите ее вдоль пополам. Разверните бумагу и разрежьте вдоль сгибов, чтобы получилось четыре полоски одинакового размера. Склейте полоски бумаги вместе вплотную, чтобы получилась одна длинная полоса. Если у вас длинный распечатанный чек, вы можете пропустить этот шаг.
- Сделайте две прорези на противоположных сторонах картонной коробки, как можно ближе к нижнему краю. Прорези должны быть достаточно широкими, чтобы можно было просунуть полоску бумаги с одной стороны, пересечь середину коробки и выйти с другой стороны.
- Убедитесь, что маркер находится по центру полоски бумаги. Возможно, вам придется проделать разные отверстия в верхней части коробки и при необходимости снова подвесить чашку.
- Теперь вы, наконец, готовы к использованию вашего сейсмографа! Поддерживайте коробку руками, пока ваш помощник медленно протягивает полоску бумаги через коробку с одной стороны на другую.
- Теперь встряхните коробку взад-вперед (перпендикулярно полоске бумаги, удерживая дно коробки в контакте со столом), в то время как ваш помощник продолжает протягивать бумажную полоску, стараясь тянуть ее с постоянной скоростью. Как меняется линия на полоске бумаги?
- Приостановите встряхивание на несколько секунд (пока ваш помощник продолжает тянуть бумагу), затем попробуйте встряхнуть коробку сильнее.
- Сделайте паузу еще на несколько секунд, затем встряхните коробку очень осторожно.
Вытяните бумажную полоску до конца из коробки и посмотрите на линию.
Что произошло?
Когда ваш помощник протянет бумагу через коробку, не встряхивая, маркер должен просто провести по бумаге прямую линию. Когда вы встряхиваете коробку, она двигается взад-вперед, и бумага движется вместе с ней. Из-за большого веса чашки и того, что она подвешена на веревочках, она не так сильно двигается. Это означает, что бумага перемещается взад и вперед под (в основном) неподвижным маркером, в результате чего получается волнистая линия.
Размер этих закорючек (их амплитуда) соответствует тому, насколько сильно вы встряхнули коробку, точно так же, как линия, проведенная настоящим сейсмографом, соответствует силе землетрясения.
Копать более глубокие землетрясения происходят постоянно. Большинство из них настолько малы, что мы их не ощущаем, и они не причиняют никакого ущерба. Однако сильные землетрясения могут быть довольно катастрофическими — разрушать здания, причинять значительный материальный ущерб и приводить к гибели людей.Сила землетрясения измеряется по шкале Рихтера. Значение шкалы Рихтера варьируется от 1 до 10 баллов. Каждое увеличение на 1 балл по шкале Рихтера означает, что землетрясение на самом деле в 10 раз сильнее. Например, землетрясение магнитудой 2,0 в 10 раз сильнее землетрясения магнитудой 1,0, а не в два раза сильнее. По состоянию на 2025 год, самое сильное землетрясение, когда-либо зарегистрированное, составило 9,5 баллов по шкале Рихтера.
Сейсмограф — это прибор, используемый для измерения движения грунта во время землетрясения. Сейсмографы очень чувствительны и могут обнаруживать землетрясения, произошедшие очень далеко (наряду с другими явлениями, вызывающими сотрясение земли, такими как извержения вулканов или крупные взрывы), которые могут быть слишком слабыми для человека.
Сейсмографы изготавливаются путем подвешивания тяжелого груза к жесткой раме подключен к земле. При движении грунта во время землетрясения рама перемещается взад и вперед вместе с грунтом. Однако тяжелый груз не прикреплен непосредственно к земле и стремится оставаться на месте. В результате груз остается неподвижным, в то время как рама перемещается взад и вперед вокруг него. Относительное движение груза и рамы может быть преобразовано в запись, называемую сейсмограммой. Сейсмограмму можно проанализировать позже, чтобы выяснить, когда произошло землетрясение и насколько оно было сильным.В то время как современные сейсмографы регистрируют это движение в виде электрического сигнала, более старые сейсмографы использовали бы ручку, чтобы нарисовать сигнал непосредственно на бумаге. В этом упражнении вы соорудили свой собственный старомодный сейсмограф, который использовал маркер для записи «землетрясения» на бумажной полоске.
Это упражнение предлагается вам в сотрудничестве с Science Buddies. Найдите оригинальное упражнение на веб-сайте Science Buddies.
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="680" height="173" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2023/01/680_science_buddies_banner.png " alt="Баннер с надписью "ДРУЗЬЯ ПО НАУКЕ"" class="wp-image-214358" />
