核心概念
物理學
地質學
地震
工程學
材料
介紹
你有沒有想過建築物建在什麼型別的地面上？岩石、礫石、沙子、土壤和許多其他——有很多不同型別的“地面”。這個問題在可能發生地震的地區尤其重要。在這個活動中，你將在一個自制搖床臺上建造一個甜蜜的建築物，並找出地震如何影響建在沙子上的建築物。你的結構在模型地震中的表現如何？
背景
地球的外層就像一個由巨大陸地碎片組成的拼圖。這些碎片被稱為構造板塊，它們在全球表面緩慢滑動；它們相互推擠和滑動。有時這種摩擦會產生突然的運動，從而引發地震。地震釋放出大量能量，以波的形式輻射出來，稱為地震波。一種波會推拉它所穿過的物質，人們會感覺到它是前後或左右運動。這種型別的波稱為縱波或P波。P波可以穿過固體和液體物質。
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當地震波透過時，你所站立的地面型別也會影響你的感受。與堅硬的土壤（如基岩）相比，沙子等軟土壤往往會放大震動。除了柔軟之外，沙子還可能在地震期間經歷“液化過程”。這意味著沙子可以從表現得像固體變成表現得像濃稠液體，這會進一步放大震動。
在這個活動中，你將建造一個建築物，並將其放置在模仿沙子的材料上。你將在一個自制搖床上測試它，該搖床產生類似於P波推拉的運動。你的建築物能多好地承受地震？
材料
牛皮紙或報紙
蠟紙
溼布
星burst糖果或方糖（40個或更多）
無需攪拌的花生醬或替代品，如豆漿黃油或葵花籽黃油
勺子或黃油刀
玉米澱粉
水
量杯
淺盒子
彈珠或任何大小相同的小球（1到2打）
比你的淺盒子小几英寸的淺托盤。（鋁製蛋糕盤效果很好。）
叉子
黃色食用色素（可選）
橡皮泥（可選）
全麥麥片（可選）
額外的托盤（可選）
準備工作
用牛皮紙或報紙保護你的工作區域。這將加快清理時間。準備一塊溼布，以便在手太粘時擦拭。
在你面前放一張五英寸見方或更大的蠟紙。
開啟星burst糖果的包裝，開啟花生醬罐子。糖果將是你結構的磚塊；花生醬將充當將磚塊粘合在一起的砂漿。
用勺子、黃油刀或手指舀起一點花生醬。將其塗抹在糖果的一側，並將另一塊糖果粘在其上。重複此過程以建造建築物。你可以建造任何你喜歡的結構，但它需要很好地放入你的托盤中。
切割蠟紙，使建築物的每一側留有約一到兩英寸的紙張。將建築物放在蠟紙上，直到你準備好測試它。
為了準備模仿地震期間沙子反應的混合物，將三杯玉米澱粉舀入淺托盤中，並加入一杯半的水。如果可以，加入幾滴黃色食用色素。用叉子或你的手充分混合。獲得正確稠度的玉米澱粉混合物非常重要。它應該足夠堅固以支撐你的測試建築物——但仍然足夠液體，以便當你舀起它時，它會慢慢從你的叉子或手指上滴落下來。如果太稀，加入更多玉米澱粉，如果太稠，加入更多水。放在一邊。
要組裝你的搖床臺，將淺盒子放在你面前。將彈珠放入盒子中，並將裝有玉米澱粉混合物的托盤放在彈珠的頂部。當你搖晃盒子時，托盤應該在彈珠上滾動時來回或左右搖擺。
步驟
練習搖晃你的搖床臺。快速但輕輕地搖晃它，並以適當大小的動作搖晃，使托盤不會撞到盒子的側面。
使用蠟紙小心地將你的建築物放在玉米澱粉混合物的頂部。仔細觀察。你的建築物應該只在蠟紙的間隔下坐在玉米澱粉上，但不應該沉入其中。如果你的建築物在混合物中留下印記——類似於溼沙中的腳印——這很好。但是，如果它慢慢地完全沉入，則你的混合物太溼了。在蠟紙上取出你的建築物，混入更多玉米澱粉，然後重試。
你認為當你快速搖晃盒子時，你的結構會發生什麼？
快速搖晃盒子，使裝有玉米澱粉混合物的托盤來回搖擺，但不會撞到盒子的側面。當你搖晃盒子時，數到20，然後停下來觀察。建築物是否發生了任何變化？你能看到裂縫的跡象嗎？建築物是否更深地沉入混合物中？
你認為如果你用更大的力氣或更長的時間搖晃會發生什麼？
試一試！逐漸增加你搖晃盒子的力氣，確保不要讓托盤撞到盒子的側面。當你搖晃時，觀察玉米澱粉混合物。你能看到它像非常濃稠的液體一樣移動嗎？
評估損壞情況。你的結構是否仍然站立？建築物或碎片是否深深地沉入混合物中，還是站立或躺在上面？為什麼會發生這種情況？
用手指戳入混合物中。混合物感覺堅固嗎？
在你用另一隻手劇烈搖晃盒子的同時，繼續戳壓。你的手指是否沉入混合物中？它感覺像在非常濃稠的液體中嗎？為什麼會這樣？
額外內容：使用不同的材料來模仿不同的土壤型別，並使用你的搖床臺來檢視哪種土壤型別最能支撐建築物。橡皮泥可以模擬基岩，全麥麥片可以再現礫石，以及兩到三份全麥麥片與一份水的混合物可以很好地模擬鬆散的土壤。使用每種土壤型別重複該步驟。測試相同的建築物，並保持搖晃的強度和持續時間一致。某些土壤是否會使P波產生的震動比其他土壤更強烈？
額外內容：測試不同的結構設計。保持搖晃的強度和持續時間相同，並且不要改變土壤型別，但嘗試另一種建築物設計。高層建築是否更容易受到破壞？擁有較大的表面積是否更好，還是較小的建築物更能承受P波產生的震動？
觀察和結果
玉米澱粉混合物在劇烈搖晃後是否變成濃稠的液體？
玉米澱粉混合物在靜止時表現得像固體，但在劇烈搖晃時表現得更像濃稠的液體。你可以看到和感覺到它最初像固體一樣，因為它可以支撐建築物，並且當你戳壓它時，你可以感覺到混合物抵抗你的手指。搖晃改變了這種情況。建築物或其碎片可能會沉入混合物中——就像它會沉入濃稠的泥漿中一樣。當你搖晃盒子同時戳壓混合物時，你也可能感覺到混合物為你的手指讓路——就像在濃稠的液體中一樣。
沙子的作用方式類似。在靜止時，它表現得像固體，但當劇烈搖晃時，它表現得更像濃稠的液體。科學家稱之為液化過程，地震已知會啟動這一過程。
這項活動中的搖床臺再現了地震期間P波產生的左右或前後運動。但真正的地震波會產生更強大的運動。你沒有在這項活動中使用真正的沙子，因為你試圖模擬沙子在地震中被搖晃時從表現得像固體到表現得像液體的過程。使用你的手搖搖床臺，你無法足夠快地搖晃沙子以實現液化，因此你使用了玉米澱粉混合物代替。
如果你測試了其他“地面”材料（如全麥麥片或橡皮泥），你可能會在搖晃後看到不同的結果。根據你測試的內容，在地震多發地區，你會將建築物建造在哪種型別的地面上？在地震常見的地區，工程師們還使用了許多其他策略來幫助建築物承受震動，你可以在“更多探索”部分了解更多資訊。
清理
將你的玉米澱粉和水混合物與垃圾一起扔掉。不要將其倒入下水道，因為它會堵塞管道。
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