Исследовательская работа "Создание элементарного сейсмографа"

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МО «СЛАВСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ОКРУГ

КАЛИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБЩЕОБРЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«БОЛЬШАКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА»

Исследовательская работа по географии

«Создание элементарного

сейсмографа своими руками»

Автор:

Иванченко И.,

Руководитель: учитель

географии Бородкина Л.А.

2023

Содержание

Введение

Землетрясения — это одно из самых страшных и разрушительных природных явлений, которые происходят на Земле. Они могут приводить к гибели людей и животных, разрушению зданий и инфраструктуры, а также к экономическим потерям. Изучение землетрясений является одной из важнейших областей научных исследований. Землетрясения могут быть различных сил и магнитуд - от слабых и незаметных до катастрофических. Наиболее серьезные землетрясения происходят в зонах подземных разломов и тектонических плит. Крупные землетрясения могут вызвать различные последствия, такие как разрушение зданий, домов, мостов, дорог, а также привести к крупным селевым и другим природным катастрофам. Ежедневно на земле происходит тысячи процессов. Извержение вулканов, выпадение осадков, и конечно же землетрясения. Тысячи ученый каждый день, каждый час, усердно работают, чтобы понять природу столь разрушительной природной стихии. Но что бы понять все уйдет целая жизнь. Землетрясения могут быть предсказаны только с определенной вероятностью, которая может быть определена только на основе сложных исследований и мониторинга активности земной коры. В случае крупных землетрясений, правительства и аварийные службы могут предпринимать меры для предупреждения населения и минимизации последствий катастрофы.

Актуальность: Землетрясения происходят на разных континентах и в разных регионах мира. Каждый год происходят сотни, если не тысячи землетрясений, некоторые из которых могут быть очень разрушительными и иметь серьезные последствия для окружающей среды и населения. Исследования в этой области помогают улучшить способность к предсказанию землетрясений и уменьшить катастрофические последствия.

Цель работы: изучить природу землетрясения; историю создания, принцип работы прибора «сейсмограф»; создать элементарный сейсмограф в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Узнать о землетрясениях;

2. Изучить историю создания сейсмографа;

3. Собрать элементарный сейсмограф;

4. Провести эксперименты;

5. Подтвердить или опровергнуть теорию о возможности работы элементарного сейсмографа

Методы исследования:

1. Поиск информации;

2. Сборка элементарного сейсмографа;

3. Проведение экспериментов;

Предмет: Предметом исследования являются землетрясения и их последствия. Исследования в этой области направлены на изучение причин возникновения землетрясений, силы и магнитуды, а также на разработку методов предсказания землетрясений и уменьшения их разрушительного воздействия.

Гипотеза: элементарный сейсмограф сможет зарегистрировать колебания, вызванные вибрациями в быту, физическими упражнениями или другими источниками; может быть использован в домашних условиях для фиксирования природных землетрясений.

Проблема: Сейсмографы, как правило, стоят дорого и доступны научным организациям. В наше время, когда доступ к информации и обучающим материалам стал проще, можно создать свой собственный домашний сейсмограф.

1.1 Землетрясения и сейсмоопасные зоны

Землетрясение — это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и разрывов в земной коре или верхней мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний. Землетрясения можно поделить на 2 типа: искусственного и природного характеров. Землетрясения искусственного характера могут быть вызваны деятельностью человека, когда проводятся испытания ядерного оружия или когда рядом расположен карьер по добыче ископаемых. Землетрясениям природного характера вызваны извержением вулкана, или, например, оползнем. Ежедневно в мире происходят сотни землетрясений, и большая часть из них происходит в так называемых сейсмоопасных зонах.

Сейсмоопасная зона — это территория, на которой происходят землетрясения, или на которой существует высокий риск возникновения сильных землетрясений. Эти зоны могут находиться как на суше, так и на морском дне. Знание о сейсмоопасных зонах очень важно для предотвращения или минимизации последствий землетрясений. Современные методы прогнозирования землетрясений позволяют устанавливать наиболее опасные зоны и принимать меры для защиты населения и инфраструктуры. Сейсмоопасные зоны обычно связаны с границами тектонических плит. Тектонические плиты — это большие плиты, на которых расположены континенты и океаны. Когда эти плиты двигаются, они могут сталкиваться друг с другом, что приводит к землетрясениям.

Наиболее известные сейсмоопасные зоны находятся в Тихоокеанском поясе, который простирается от Аляски до Чили. Здесь происходят самые сильные землетрясения в мире, такие как землетрясение в Чили 1960 года и землетрясение в Японии 2011 года. Кроме того, сейсмоопасные зоны находятся вдоль границ плит на других континентах, таких как Европа, Африка и Азия. Что касается Азии, то недавно в Турции произошла серия страшных землетрясений за последние 10 лет. Отголоски этих землетрясений были даже в Гренландии. России оно не коснулось, т.к. в движение пришли южные плиты, а не северные. Такие же зоны расположены и в России: Алтай и Тыва, Урал и Якутия, Северный Кавказ и побережье Черного моря, Камчатка, Курилы, Сахалин.

«Мы знаем, где в России ожидать землетрясения в ближайшее время. Основные зоны — это Камчатка, Курилы, Сахалин, Байкал, Алтае-Саянский край и Кавказ. Это самые основные зоны, где происходят землетрясения, и их достаточно долгое время не было, а, значит, уже в ближайшее время там что-нибудь произойдёт», — вынес свой вердикт зимой доктор технических наук Юрий Виноградов. И действительно, 18 апреля 2023 года произошло землетрясение силой 4 балла в Камчатском крае.

1.2 Сейсмограф

Сейсмограф — это прибор, который используется для измерения и регистрации землетрясений. Он состоит из датчика, который регистрирует колебания земной поверхности, и системы записи, которая фиксирует и сохраняет данные. Первый прототип сейсмографа был создан в 1880 году английским геологом Джоном Милном, который использовал устройство для измерения сильного землетрясения в Италии. Его прибор состоял из веса, подвешенного на пружине, который находился над рисующим прибором. При землетрясении вес начинал колебаться, создавая на рисующем приборе кривую, которая была отражением силы землетрясения. В 1906 году американский сейсмолог Джон Милнер создал первый электромеханический сейсмограф, который использовался для измерения землетрясений в Калифорнии. Он использовал катушку, которая двигалась вместе с поверхностью земли, создавая изменения магнитного поля, которые были зарегистрированы на бумаге.

В 1923 году изобретательный дуэт Бенуар и Рихтер создали сейсмограф, который использовался до сих пор во всем мире. Этот прибор состоял из маятника, который был подвешен на нити и был продолжительным движением. Как только пульсирование земли начиналось, маятник колебался в соответствии с земной вибрацией, которая затем регистрировалась на фиксаторе, который писал данные на бумагу. Сейчас сейсмографы являются чрезвычайно точными и детализированными, благодаря использованию современных технологий, таких как цифровая обработка данных и сети глобальных сейсмических станций. Они используются для изучения землетрясений, вулканической активности и других геологических явлений, которые могут представлять угрозу для жизни и жизнеобеспечения людей по всему миру. Современный сейсмограф представляет из себя датчик и вес, закрепленный на пружине или магнитном датчике. Когда происходит землетрясение, вес начинает колебаться в соответствии с вибрациями земной поверхности, и эти колебания передаются на систему записи. Система записи может быть представлена различными устройствами, например, бумажным или цифровым регистратором. В случае бумажного регистратора, на бумажной ленте появляются рисунки, которые отображают колебания земной поверхности. В случае цифрового регистратора данные сохраняются в цифровом формате и могут быть переданы на компьютер для дальнейшего анализа.

Сейсмографы широко используются для изучения землетрясений и прогнозирования их возможных последствий. Они также используются для изучения других природных явлений, таких как вулканическая активность и подводные землетрясения.

1.3 Анкетирование

В 2004 году, 21 сентября в 14:30 по местному времени произошло самое крупное землетрясение за всю историю Калининградской области. Магнитуда землетрясения составила 5,3 балла. Всего было три толчка с эпицентрами в п. Люблино, восточнее города Ладушкин и в районе Балтийского моря. Землетрясение было ощутимо в городе Калининграде. В городе были повреждены дома и здания, а также нанесены ущербы магистральным газопроводам, электросетям и телефонным линиям. Несколько человек получили ранения, но никто не погиб. Это было самое мощное землетрясение, которое когда-либо происходило в Калининграде и одно из самых сильных в России в последние годы. Его причиной стала подвижка тектонических платформ, на стыке которых находится область. Землетрясения в Калининграде и области редчайшее явление. Но все же существует определенный риск возникновения подобных явлений в будущем. Поэтому важно проводить регулярные проверки зданий и инфраструктуры на устойчивость к землетрясениям и принимать меры для защиты населения в случае возникновения подобных катастроф.

В школе я провел опрос среди учеников 10–11 классов, и учителей, чтобы понять знают или помнят они данное событие.

Анализ анкетирования

1.Знаете ли Вы, что такое землетрясение?

Результат: все ответили «Да»;

2.Известны ли Вам причины возникновения землетрясений?

Результат: 98 % опрошенных ответили «Да»;

2% ответила «Нет»

3.Можете назвать самое крупное землетрясение за последние время в мире?

Результат: 99% опрошенных ответили: в Турции и Сирии;

1% назвали другие землетрясения.

4.Считаете ли Вы, что в нашей области могут произойти землетрясение?

Результат: 97% опрошенных ответили «Да»;

Остальные 3% ответили «Нет»

5.Становились ли Вы свидетелем землетрясения?

Результат: ученики ответили «Нет» (95%), учителя ответили «Да «(5%)

6.Было ли в нашей области землетрясение? Когда?

Результат: Опрошенные учителя и ученики не запомнили точную дату, но помнят год – 2004 (95%). Ученики, ответили «Нет» (5%), т.к. еще небыли рождены; кто знал со слов родителей, ответили «Да»

7.Как вы это ощутили?

Результат: Учителя описывают ощущения землетрясения (4%), ученики не описывают (96%) (учащиеся были еще не рождены).

2. Создание сейсмографа

Создание сейсмографа требует некоторых знаний принципа работы прибора. Нужны: корпус, детектор движения, система записи и записывающий материал. Детектор можно сделать из подручных материалов, например карандаша.

Материалы: Коробка, железный прут, бечевка, пластилин, черный фломастер, бумага, ножницы, клей, скотч.

Ход работы:

1. Взяв коробку, отвечающую нужным параметрам, а именно: 21 x 17, я проделал в ней отверстие, предназначенное для нити, на которую будет крепиться фломастер.

2. Затем поставил карандаш, с предварительно надетой на него ниткой и закрепил его скотчем.

3. Далее к этой нитке присоединил черный фломастер.

4. Чтобы скрыть обложку коробки обклеил ее обычной белой бумагой.

Сейсмограф

2.1 Экспериментальная часть

Что бы проверить сейсмограф в работе нужно провести несколько экспериментов. Мы взяли спортивные упражнения: бег в спортивном зале, прыжки, а также фиксировали колебания от работающей стиральной машины (1000 оборотов) в качестве вибраций. Все испытания проводились в течение 1 минуты, при полном отсутствии применения внешней силы на прибор.

Эксперимент №1. Бег.

Цель эксперимента: записать колебание сейсмографа во время активного бега в спортивном зале.

Ход эксперимента: Учащиеся выполняют упражнение «бег». Сейсмограф в спортивном зале регистрирует колебания.

Результат

Вывод: сейсмограф слабо, но регистрирует колебания, которые можно условно отнести последствиям землетрясения в 2-3 балла по шкале Рихтера.

Эксперимент №2. Прыжки.

Цель эксперимента: записать колебания сейсмографа во время высоких прыжков в спортивном зале.

Ход эксперимента: учащиеся выполняют упражнение «прыжки на месте». Сейсмограф в спортивном зале регистрирует колебания.

Результат

Вывод: сейсмограф регистрирует колебания, которые можно условно отнести последствиям землетрясения в 3-4 балла по шкале Рихтера.

Эксперимент №3. Стиральная машина.

Цель эксперимента: записать колебания сейсмографа работающей стиральной машине.

Ход эксперимента: Сейсмограф записывает колебания исходящие от стиральной машины в режиме «отжим» (1000 оборотов).

Результат

Вывод: сейсмограф регистрирует колебания, которые можно условно отнести к последствиям землетрясения в 5-6 баллов по шкале Рихтера.

Заключение

Подведя итоги исследования, можно сказать следующее: землетрясения — это явление, которое происходит на Земле в результате движения тектонических плит. Они могут быть очень разрушительными и приводить к множеству жертв и разрушений. Поэтому важно принимать меры для защиты от землетрясений, в том числе строить здания, устойчивые к землетрясениям, и проводить регулярные тренировки в случае чрезвычайных ситуаций.

Также необходимо проводить научные исследования, чтобы лучше понимать причины и механизмы землетрясений и разрабатывать более эффективные методы предотвращения и уменьшения их последствий.

В результате проведенных исследований был создан сейсмограф своими руками, который позволил лучше понять принцип работы этого устройства.

Это достаточно простой и доступный способ для фиксирования колебаний.

Собранный материал будет представлять большую ценность при изучении темы «Литосфера» в 6 классе.

Собранный материал можно использовать на уроках географии и краеведения

В моих планах усовершенствовать прибор и предоставить его для работы учащимся в кабинете географии.

Список литературы

1. Аманкулов Т. К. Очаги сильных землетрясений Средней Азии - Бишкек, 1991. - 251 с

2. Карпова Н. В., Петрова Л. Н., Швед Г.М. Колебания атмосферы и земной поверхности с устойчивыми частотами в диапазонах периодов 0.7–1.5 и 2.5-5ч

3. Тулиани Л.И. Сейсмичность и сейсмическая опасность: на основе термодинамических и реологических параметров тектоносферы. - М.: Научный мир, 1999. - 216 с.

4. https://ru.wikipedia.org

5. https://klops.ru

6. https://obuchonok.ru

7. https://ik-ptz.ru

8. https://travelerscoffee.ru

9. https://www.securitylab.ru

10. https://mchs.gov.ru

11. https://wiki.web.ru