 |
5. «Прочность конструкции» (8 часов)
|
|
|
|
Исследование.
Вступительный ролик
Так сложилось, что форма земной поверхности постоянно изменяется. 
Как большие куски печенья, лежащие на слое масла, тектонические плиты, из которых сложена поверхность Земли, движутся, трутся друг о друга и сталкиваются. При этом трение создает вибрации на поверхности земли. Во время землетрясения, в зависимости от силы колебаний и различных других факторов, здания и сооружения могут быть повреждены или разрушены. В наши дни можно построить более устойчивые здания, чем десятилетия назад, благодаря научным открытиям, которые стали залогом усовершенствования процесса проектирования.
Вопросы для обсуждения
Что вызывает землетрясения, и какую опасность они создают?
Землетрясения — это колебания земной коры, вызванные движением тектонических плит.
Как ученые оценивают силу землетрясения?
Ученые определяют силу землетрясений по шкале Рихтера. Чем выше значение (в диапазоне от 1 до 10), тем сильнее колебания земной коры.
Какие элементы могут влиять на устойчивость зданий во время землетрясений?
Ответ на этот вопрос должен стать для обучающихся гипотезой. Это означает, что на данный момент ответы обучающихся могут быть неверными.
Создание.
Построить и запрограммировать симулятор землетрясения и модели зданий. Обучающиеся будут следовать инструкциям по сборке для создания симулятора землетрясения. С помощью этого устройства они будут собирать опытные данные, чтобы решить, пройдет ли здание испытание землетрясением. В модели вибрации, использованной в проекте, применяется поршень, чтобы толкать и тащить тестовую пластину. Уровень мощности мотора в программе определяет амплитуду созданного землетрясения. Запрограммировать симулятор. Эта программа начнется с демонстрации символа «0» на экране. Затем серия действий будет повторена 5 раз. К значению на экране добавится 1, это будет означать мощность вибрации, мотор проработает 2 секунды на этой мощности, а затем программа перейдет в режим ожидания на 1 секунду.
|
|
|
Теперь, когда обучающиеся поняли принцип работы симулятора землетрясения, предложить им исследовать различные факторы, изолируя по одной переменной единовременно.
Изменение высоты.
Обучающиеся должны использовать низкие и высокие здания с узкими основаниями (строения А и Б). Установив высокое здание на вибрирующую основу, обучающиеся должны найти наименьшую силу землетрясения, при которой оно обрушится. Затем, с помощью той же программы, они должны проверить, будет ли узкое или низкое здание более устойчивым. Обучающиеся должны быть способны обнаружить, что при той же площади основания низкое здание более устойчиво, чем высотное.
Изменение ширины основания.
Используя ту же программу, попросить их проверить, может ли высотное здание с узким основанием (здание B) быть устойчивее, чем высотное здание с широким основанием (здание С). Обучающиеся должны быть способны обнаружить, что при большей площади основания высотное здание гораздо устойчивее.
Дополнительное исследование для старших или более подготовленных обучающихся.
Попросить обучающихся изучить дополнительные элементы, которые влияют на устойчивость зданий к вибрациям.
Изменение силы землетрясения.
Попросить обучающихся спрогнозировать, что произойдет со зданиями A, B, C, если сила землетрясения будет увеличена, например, до 8 баллов. Попросите их записать свои прогнозы и изучить каждый случай.
Изменение зданий.
Используя тот факт, что большее основание поможет зданию противостоять более сильной вибрации, попросите класс построить самое высокое здание, которое сможет сопротивляться землетрясению 8-го уровня. Попросите обучающихся изучить различные строительные композиции. Исследуйте различные структурные формы. Используйте новые материалы.
|
|
|
Предложение для совместной работы
Предложите группам сравнить их строительные проекты. Пусть одна группа опишет и испытает конструкцию другой группы. Каковы сильные стороны данной конструкции? Каковы слабые стороны конструкции? Пройдет ли здание испытание на землетрясение?
Обмен результатами.
· Попросить обучающихся документировать свой проект несколькими способами.
· Попросить обучающихся снять видео каждого испытания, чтобы подтвердить свои утверждения.
· Попросить обучающихся сравнить эти выводы с реальными случаями.
В конце этого проекта обучающиеся должны представить результат своих исследований.
· попросить их описать, какой фактор влияет на устойчивость здания;
· попросить их сравнить эти идеи с их выводами;
· попросить их изложить объяснение в контексте;
· попросить их задуматься о своих выводах;
· обсудить, отражают ли их результаты реальность.
|
|
|
