关键概念
物理学
工程学
地震
测量
引言
科学家研究地震，以便我们能够更好地理解和预测它们。在本活动中，您将了解科学家用来测量地震强度的一种工具——并使用简单的材料制作您自己的机器。
背景
地震一直都在发生，但大多数地震都非常小，我们感觉不到，也不会造成任何破坏。然而，大型地震可能是灾难性的——对财产造成重大破坏和生命损失。地震的强度用里氏震级来衡量。里氏震级从1到10不等。里氏震级每增加1级，地震的威力实际上增加10倍（例如，2.0级地震比1.0级地震强10倍，而不是强两倍）。截至2019年，有记录以来最强烈的地震为里氏9.5级。
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科学家使用一种叫做地震仪的机器来测量地震期间地面的运动。地震仪非常灵敏，可以探测到发生在非常远的地方的地震（以及其他导致地面震动的事件，如火山爆发或大型爆炸），这些地震可能太微弱而无法被人感受到。地震仪是通过将一个重物悬挂在连接到地面的刚性框架上制成的。当地面在地震期间移动时，框架会随地面来回移动。然而，重物没有直接连接到地面，它想要保持静止。结果是，重物保持静止，而框架在其周围来回移动。通过在重物上放置一支笔，在框架上放置纸张，科学家们可以通过标记看到重物和框架的相对运动，从而创建地震图。地震图可以在以后进行分析，以找出地震发生的时间和强度。现代地震仪将这种运动记录为电信号，但在本次活动中，您将制作自己的老式地震仪，它使用记号笔在纸带上记录“地震”。
材料
中等尺寸的纸板箱
纸杯或塑料一次性杯子
绳子
记号笔
剪刀（如果需要切割纸板和杯子，请让成人帮忙）
纸张或商店打印的很长的收据
胶带
硬币、弹珠、小石头或其他小而重的物体，用作砝码
另一人帮忙
方格纸（可选）
准备工作
小心地将纸板箱的盖子或折页切掉。将箱子立在较小的一侧。
小心地在杯子边缘附近相对的两侧戳两个孔。
将一段绳子（略长于箱子的长度）系在每个孔上。
小心地在箱子顶部戳两个孔（使它们与杯子上的孔距离相同）。
将两段绳子穿过箱子顶部的孔，然后在箱子顶部上方将它们系在一起，使杯子悬挂在箱子内。杯子底部应在箱子底部上方约一英寸处。
小心地在杯子底部的中心戳一个孔。取下记号笔的笔帽，将记号笔穿过孔，使其笔尖刚好接触到箱子底部。
在杯子里装满硬币或其他小砝码。你认为砝码为什么重要？
将一张纸纵向对折，然后再对折一次。展开纸张，并沿着折痕剪开，形成四条大小相等的纸条。将纸条首尾相连用胶带粘在一起，形成一条长条。（如果您有很长的打印收据，您可以跳过此步骤）
小心地在纸板箱的相对两侧切开两个狭缝——尽可能靠近底边。狭缝应足够宽，以便纸条能够从一侧穿过，穿过箱子中间，然后从另一侧穿出。
确保记号笔位于纸条的中心。如果需要，您可能需要在箱子顶部戳不同的孔并重新悬挂杯子。
步骤
现在您终于可以开始使用您的地震仪了！当您的助手开始从一侧到另一侧缓慢拉动纸条穿过箱子时，用手稳定住箱子。记号笔在纸条上画了什么？
现在，当您的助手继续拉动纸条穿过时，来回摇动箱子，尽力以恒定的速度拉动。纸条上的线条发生了什么变化？
暂停摇动几秒钟，然后尝试更用力地摇动箱子。
再暂停几秒钟，然后轻轻地摇动箱子。
将纸条完全拉出箱子，并查看线条。您能根据线条判断箱子的摇晃程度吗？您能判断出箱子何时根本没有摇晃吗？
使用额外的纸条重复操作，测试不同的摇晃幅度。
附加题：如果左右或上下摇动箱子，您的地震仪还能工作吗？您能设计一个可以记录多个方向运动的地震仪吗？
附加题：您能设计自己的刻度来测量“地震”的强度吗？尝试使用方格纸，看看不同程度的摇晃在您的刻度上如何衡量。
观察和结果
当您的助手在不摇晃的情况下将纸张拉过箱子时，记号笔应该只在纸上画一条直线。当您摇晃箱子时，它会来回移动，纸张也会随之移动。由于杯子的重质量以及它被绳子悬挂的方式，杯子不会移动太多。这意味着纸张在（基本）静止的记号笔下前后移动，从而产生一条弯弯曲曲的线。这些弯曲线条的大小（称为它们的振幅）对应于您摇晃箱子的力度——就像真实地震仪绘制的线条对应于地震的强度一样。
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