核心概念
物理学
地质学
地震
工程学
材料
介绍
你有没有想过建筑物建在什么类型的地面上？岩石、砾石、沙子、土壤和许多其他——有很多不同类型的“地面”。这个问题在可能发生地震的地区尤其重要。在这个活动中，你将在一个自制摇床台上建造一个甜蜜的建筑物，并找出地震如何影响建在沙子上的建筑物。你的结构在模型地震中的表现如何？
背景
地球的外层就像一个由巨大陆地碎片组成的拼图。这些碎片被称为构造板块，它们在全球表面缓慢滑动；它们相互推挤和滑动。有时这种摩擦会产生突然的运动，从而引发地震。地震释放出大量能量，以波的形式辐射出来，称为地震波。一种波会推拉它所穿过的物质，人们会感觉到它是前后或左右运动。这种类型的波称为纵波或P波。P波可以穿过固体和液体物质。
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当地震波通过时，你所站立的地面类型也会影响你的感受。与坚硬的土壤（如基岩）相比，沙子等软土壤往往会放大震动。除了柔软之外，沙子还可能在地震期间经历“液化过程”。这意味着沙子可以从表现得像固体变成表现得像浓稠液体，这会进一步放大震动。
在这个活动中，你将建造一个建筑物，并将其放置在模仿沙子的材料上。你将在一个自制摇床上测试它，该摇床产生类似于P波推拉的运动。你的建筑物能多好地承受地震？
材料
牛皮纸或报纸
蜡纸
湿布
星burst糖果或方糖（40个或更多）
无需搅拌的花生酱或替代品，如豆浆黄油或葵花籽黄油
勺子或黄油刀
玉米淀粉
水
量杯
浅盒子
弹珠或任何大小相同的小球（1到2打）
比你的浅盒子小几英寸的浅托盘。（铝制蛋糕盘效果很好。）
叉子
黄色食用色素（可选）
橡皮泥（可选）
全麦麦片（可选）
额外的托盘（可选）
准备工作
用牛皮纸或报纸保护你的工作区域。这将加快清理时间。准备一块湿布，以便在手太粘时擦拭。
在你面前放一张五英寸见方或更大的蜡纸。
打开星burst糖果的包装，打开花生酱罐子。糖果将是你结构的砖块；花生酱将充当将砖块粘合在一起的砂浆。
用勺子、黄油刀或手指舀起一点花生酱。将其涂抹在糖果的一侧，并将另一块糖果粘在其上。重复此过程以建造建筑物。你可以建造任何你喜欢的结构，但它需要很好地放入你的托盘中。
切割蜡纸，使建筑物的每一侧留有约一到两英寸的纸张。将建筑物放在蜡纸上，直到你准备好测试它。
为了准备模仿地震期间沙子反应的混合物，将三杯玉米淀粉舀入浅托盘中，并加入一杯半的水。如果可以，加入几滴黄色食用色素。用叉子或你的手充分混合。获得正确稠度的玉米淀粉混合物非常重要。它应该足够坚固以支撑你的测试建筑物——但仍然足够液体，以便当你舀起它时，它会慢慢从你的叉子或手指上滴落下来。如果太稀，加入更多玉米淀粉，如果太稠，加入更多水。放在一边。
要组装你的摇床台，将浅盒子放在你面前。将弹珠放入盒子中，并将装有玉米淀粉混合物的托盘放在弹珠的顶部。当你摇晃盒子时，托盘应该在弹珠上滚动时来回或左右摇摆。
步骤
练习摇晃你的摇床台。快速但轻轻地摇晃它，并以适当大小的动作摇晃，使托盘不会撞到盒子的侧面。
使用蜡纸小心地将你的建筑物放在玉米淀粉混合物的顶部。仔细观察。你的建筑物应该只在蜡纸的间隔下坐在玉米淀粉上，但不应该沉入其中。如果你的建筑物在混合物中留下印记——类似于湿沙中的脚印——这很好。但是，如果它慢慢地完全沉入，则你的混合物太湿了。在蜡纸上取出你的建筑物，混入更多玉米淀粉，然后重试。
你认为当你快速摇晃盒子时，你的结构会发生什么？
快速摇晃盒子，使装有玉米淀粉混合物的托盘来回摇摆，但不会撞到盒子的侧面。当你摇晃盒子时，数到20，然后停下来观察。建筑物是否发生了任何变化？你能看到裂缝的迹象吗？建筑物是否更深地沉入混合物中？
你认为如果你用更大的力气或更长的时间摇晃会发生什么？
试一试！逐渐增加你摇晃盒子的力气，确保不要让托盘撞到盒子的侧面。当你摇晃时，观察玉米淀粉混合物。你能看到它像非常浓稠的液体一样移动吗？
评估损坏情况。你的结构是否仍然站立？建筑物或碎片是否深深地沉入混合物中，还是站立或躺在上面？为什么会发生这种情况？
用手指戳入混合物中。混合物感觉坚固吗？
在你用另一只手剧烈摇晃盒子的同时，继续戳压。你的手指是否沉入混合物中？它感觉像在非常浓稠的液体中吗？为什么会这样？
额外内容：使用不同的材料来模仿不同的土壤类型，并使用你的摇床台来查看哪种土壤类型最能支撑建筑物。橡皮泥可以模拟基岩，全麦麦片可以再现砾石，以及两到三份全麦麦片与一份水的混合物可以很好地模拟松散的土壤。使用每种土壤类型重复该步骤。测试相同的建筑物，并保持摇晃的强度和持续时间一致。某些土壤是否会使P波产生的震动比其他土壤更强烈？
额外内容：测试不同的结构设计。保持摇晃的强度和持续时间相同，并且不要改变土壤类型，但尝试另一种建筑物设计。高层建筑是否更容易受到破坏？拥有较大的表面积是否更好，还是较小的建筑物更能承受P波产生的震动？
观察和结果
玉米淀粉混合物在剧烈摇晃后是否变成浓稠的液体？
玉米淀粉混合物在静止时表现得像固体，但在剧烈摇晃时表现得更像浓稠的液体。你可以看到和感觉到它最初像固体一样，因为它可以支撑建筑物，并且当你戳压它时，你可以感觉到混合物抵抗你的手指。摇晃改变了这种情况。建筑物或其碎片可能会沉入混合物中——就像它会沉入浓稠的泥浆中一样。当你摇晃盒子同时戳压混合物时，你也可能感觉到混合物为你的手指让路——就像在浓稠的液体中一样。
沙子的作用方式类似。在静止时，它表现得像固体，但当剧烈摇晃时，它表现得更像浓稠的液体。科学家称之为液化过程，地震已知会启动这一过程。
这项活动中的摇床台再现了地震期间P波产生的左右或前后运动。但真正的地震波会产生更强大的运动。你没有在这项活动中使用真正的沙子，因为你试图模拟沙子在地震中被摇晃时从表现得像固体到表现得像液体的过程。使用你的手摇摇床台，你无法足够快地摇晃沙子以实现液化，因此你使用了玉米淀粉混合物代替。
如果你测试了其他“地面”材料（如全麦麦片或橡皮泥），你可能会在摇晃后看到不同的结果。根据你测试的内容，在地震多发地区，你会将建筑物建造在哪种类型的地面上？在地震常见的地区，工程师们还使用了许多其他策略来帮助建筑物承受震动，你可以在“更多探索”部分了解更多信息。
清理
将你的玉米淀粉和水混合物与垃圾一起扔掉。不要将其倒入下水道，因为它会堵塞管道。
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