Из чего сделать макет вулкана своими руками. Макет вулкана своими руками из бумаги, монтажной пены и пластилина: мастер-классы с подробными инструкциями

Добрый день, мозгочины ! Сегодня расскажу вам о занятной самоделке — сейсмографе, который вполне возможно сделать в домашних условиях .

На фото представлено изображение «барабана» сейсмографа, который показывает четыре землетрясения, зафиксированные в один и тот же день на моей станции в Денвере; два в Мексике и два на противоположной стороне мира, на Суматре.

На вездесущих смартфонах есть сейсмо-приложения, которые используют встроенный акселерометр для фиксации толчков земной коры, но они могут обнаружить только очень грубые, мощные толчки. Сейсмограф, предлагаемый в этом руководстве, может фиксировать движение грунта менее 50 мкм/сек (человеческий волос около 100мкм), то есть он фиксирует то, что не ощущается.

Чувствительность этой самоделки позволяет зарегистрировать толчки более 6.5 баллов по всему миру, и меньшей магнитуды на конкретной местности. Но, конечно же, фильтрация механическая и электронная фильтрация в этом приборе ограничивает чувствительность самоделки.

Шаг 1: Сравнение с промышленными аналогами

Если данный сейсмограф поместить в достаточно тихом, устойчивом месте, таком как подвал, то вы сможете собирать данные в фоновом режиме через USB порт вашего компьютера с помощью бесплатного софта и не нагружать процессор. А качество данных позволяет достойно конкурировать с промышленными сейсмографами.
Обратите внимание на фото, что самодельный сейсмограф, так же как и профессиональный, хорошо различает первичные и вторичные волны, а также поверхностные волны, что позволяет определить расстояние до эпицентра с достаточной точностью.

Шаг 2: Компоненты

Сейсмограф состоит из четырех основных компонентов, каждый из которых я опишу в подробностях. Общая стоимость деталей будет около $300 — $350, а софт бесплатный.

Шаг 3: Механические компоненты

Механика этого сейсмографа выполнена в вертикальном короткопериодном варианте, который настраивается на частоту волны около 1.5-2сек, что дает сильную реакцию на P и S волны землетрясения. Существует возможность для изменения ширины, но размеры рычага, наклон пружины и ее натяжение имеют решающее значение.

Деревянная снова прибора допустима в условиях стабильной влажности, но если она обработана несколькими слоями краски. Алюминий может быть использован в качестве основы, но имеются вопросы по его тепловому расширению. Если все же использовать металл, то немагнитный.

Шаг 4: Механический датчик

Шаг 5: Лезвие рычага

Лезвие канцелярского ножа используется как «шарнир» рычага с точечным контактом. Само лезвие закрепляется на алюминиевом рычаге в V-образную прорезь, что позволяет рычагу свободно двигаться вверх и вниз. Рычаг сделан из алюминия шириной 3.2см и толщиной 0.3см, именно из алюминия, чтобы он не порождал магнитное поле при взаимодействии с магнитной подковой.

Деревянная стойка приклеена к основанию столярным клеем, и еще с нижней стороны укреплена саморезом так, чтобы сам саморез не мешал настроечным болтам, с помощью которых сейсмограф выравнивается по горизонтали.

Шаг 6: Пружина

Характеристики пружины являются определяющими. Если она слишком жесткая, магнитная подкова, установленная на рычаге, будет тяжело перемещаться по вертикали. Параметры моих пружин таковы: 6.35х82.55х0.63 – 3 штуки.

Установите пружины, контролируя уровнем горизонталь рычага, и закрепите их на опоре. А для крепления рычага и третьей пружины используйте немагнитное крепление.

Шаг 7: Катушка

Я использовал магнитную подкову с силой притяжения 13,6кг. Закрепите магнит на рычаге с помощью немагнитных латунных или алюминиевых болтов и гаек.

Катушка по бокам ограничена двумя 7см-ми дисками из 3мм-ой ДВП, поскольку она является диэлектрик. Сама катушка намотана на деревянный сердечник диаметром 2.54см и толщиной 1см. А вообще, габариты катушки зависят от магнита-подковы. К боковым дискам добавляем деревянные шайбы для удобства крепления. Во всей основе катушке просверлено отверстие под немагнитный болт.

Для намотки катушки используем провод №26, а еще лучше №30. В боковом диске катушки сверлим небольшое отверстие, продеваем в него провод и оставляем наружный конец около 30см. А затем мотаем катушку. Второй конец, оставляем тоже около 30см. Я немного автоматизировал этот процесс: основу катушки надел на болт, болт вставил в дрель, и на малых оборотах, аккуратно наматывал провод.

Шаг 8: Магнитный демпфер

Если рычаг сейсмографа не демпфировать, то он будет по инерции колебаться вверх вниз в течение нескольких секунд или минут. И реакция рычага на первый толчок может скрыть приходящие волны в диапазоне от от 1 до 25сек., поэтому его нужно быстро возвращать в состояние покоя. Можно использовать для этого масло, но этот способ грязный и зависит от температуры.

Магнитный демпфер состоит из медного клина, который проходит через сильное магнитное поле, создаваемое 4-мя очень мощными неодимовыми магнитами. Лезвие и латунный болт не имеют магнитных свойств, но корпус магнитит, поэтому неодимовые магниты просто прилеплены к нему, а чтоб все не слиплось, установлены распорные болты.

Поскольку корпус демпфера не укреплен на деревянной основе, то чтобы он не смещался, он должен быть достаточно тяжелым. Для этого пластины демпфера 5х7см я сделал тройными.

Шаг 9: Магнитный демпфер – вид сбоку

В каждой пластине я просверлил 3 отверстия диаметром 6.5мм. Магниты 2.5х2х0.6 я расположил в противоположной полярности по 2 на сторону:
S | N
N | S

Клин 4.5х3.2см изготовлен медного листа №24. Можно использовать лист тяжелее, но не легче. В крепежном болте клин можно припаять, а зазор между ним и магнитами выставить около 3мм.

Шаг 10: Усилитель

Опробовав несколько вариантов усилителя сигнала, я выбрал представленный. Это стабильный усилитель с авто-обнулением и защитой от низкочастотных шумов.

Вывод для сигнала времени необязательный и не нужный при выводе на ПК. Но участок цепи: 100к резистор — TL082 — 68k резистор обязателен.

Шаг 11: Схема

Я спаял мой усилитель на монтажной плате, и воткнул его в пластиковый корпус. Добавил разъемы на корпус и 100к подстроечный резистор на переднюю панель.

Шаг 12: Электропитание

Усилитель требует питания в +12/-12В. Обратите внимание, как подходят положительные и отрицательные провода к регулятору напряжения.

Шаг 13: Аналогово-цифровой конвертер

Я использую Dataq DI-158U Analog/Digital converter, но это устаревшая модель с 12 битным разрешением.
Dataq DI-145 и Dataq DI-149 имеют 10 битное разрешение, но они могут вносить нежелательные шумы в сигнал.
DI-155 является дорогой моделью, но он 13 битный и программируемый. Так что при +/- 5V можно получить 1.2 МВ разрешение, что в 16 раз лучше, чем у менее дорогих моделей, и он также будет производить меньше шума в сигнале.

Шаг 14: Программное обеспечение

Вы можете использовать софт, поставляемый с конвертором, но есть более подходящее программное обеспечение, уже специализированное для наших целей. К примеру, я использую бесплатную программу под названием AmaSeis А-1.

Шаг 15: Изолирующий короб

Вся механика сейсмографа должна быть помещена в плотно закрытый, герметичный короб, чтобы избежать помех, вызванных движением потоков воздуха. Я сделал короб из пенополистирола, и накрыл куском ДСП, тем самым, придав ему устойчивости.

Шаг 16: Регулировка демпфера

Для регулировки поднятия демпфера возьмите небольшой кусок картона 2х1.3см и прикрепите его не тонкую нить или леску длиной около метра. Другой конец нити прикрепите к палке.
Откройте крышку короба и опустите картон на рычаг, ближе к болту крепления демпфера, не заде при этом пружину. Пропустите нить по верху короба и накройте крышкой. Подождите минуту-две, и резко дерните нить. Если же начальный прогиб идет вверх, а не вниз, сделайте реверс на усилителе. Если прогиб/отскок в диапазоне между 12:1 и 15:1, демпфер настроен правильно.
Если отношение меньше, чем 12:1 , то корпус демпфера подвиньте так, чтоб он охватывал большую часть клина. Если больше чем 15:1, то, соответственно подвиньте корпус демпфера в другую сторону. Так же демпфирование можно настраивать, меняя зазор между клином и магнитами.

Шаг 17: Момент истины

После регулировки самоделки демпфирования вы готовы ловить землетрясение. Будьте терпеливы, этот процесс может занять от нескольких дней до недели или больше. В зависимости от того, где вы живете, вы можете ожидать толчка в среднем от 3 до 10 дней. Чем ближе к тектоническому разлому, тем чаще.

Может быть, вам повезет, и вы зафиксируете большое землетрясение, как это сделал я с 9 бальным землетрясением в Японии 11 марта 2011 года, которое вызвало разрушительное цунами. Я записывал волны от этого землетрясения более четырех часов. Земля звенела, как колокол.

Удачи и хорошей мозгоохоты !

Гусева Анна

Руководитель проекта:

Водолазская О.А.

Учреждение:

МАОУ «СОШ № 3 с.Алакуртти» Мурманской области

Предложенный исследовательский проект по географии "Создание сейсмографа своими руками" рассматривает вопрос важности сейсмографа в сейсмически неустойчивых зонах земного шара. Автор предлагает собственную версию прибора, выполненного из подручных средств.

Автор исследовательской работы по географии "Создание сейсмографа своими руками" рассматривает развитие вариантов конструкции прибора от примитивных прототипов до современных сверхчувствительных аппаратов. Ученица 6 класса предлагает выполнить вариант самодельного сейсмографа своими руками из картонной коробки, пластилина, карандаша и нитки.

Таким образом, мы можем рассмотреть выполненную регистрацию колебаний, вызываемых работающей стиральной машиной, лестницей в школе во время перемены и колебания пола во время прыжков. Ученица доказала, что её прибор подходит для регистрации механических колебаний различной природы.

Введение
1. Основная часть
1.1. История создания сейсмографа
1.2.Современные сейсмографы
1.3. Создание сейсмографа
2. Экспериментальная часть
2.1. Изучение колебаний, вызываемых работой стиральной машины
2.2. Изучение колебаний лестницы, по которой идут учащиеся в столовую
2.3. Изучение колебаний пола при прыжках через скакалку
Выводы
Источники информации

Введение

В основном это слабые подземные толчки. Землетрясения разрушительной силы случаются значительно реже в среднем раз в две недели. К счастью, большинство из них происходят на дне океанов и не приносят никаких неприятностей человечеству, если только в результате сейсмических смещений не возникает цунами.

О катастрофических последствиях землетрясений знает каждый: тектоническая активность пробуждает вулканы, гигантские приливные волны смывают в океан целые города, разломы и оползни разрушают строения, вызывают пожары и наводнения и уносят сотни и тысячи человеческих жизней.

Поэтому люди во все времена стремились изучить землетрясения и предотвратить их последствия. Какой же прибор помогает людям предсказать землетрясения и измерить его силу? Я узнала, что это сейсмограф .

Цель работы : изучить историю создания прибора сейсмограф и создать сейсмограф в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Изучить историю создания сейсмографа;
2. Собрать самодельный сейсмограф;
3. Повести регистрацию колебаний при помощи сейсмографа;
4. Сделать электронную презентацию.

Методы исследования:

1. Поиск и анализ информации по данной теме в разных источниках;
2. Конструирование;
3. Проведение экспериментов.

У Вас часто двигаются предметы? Вы ощущаете удары? Это обычное землетрясение, которых происходит десятками раз в день по всему миру. Чтобы его определить нужен специальный инструмент - сейсмограф. Для того что бы иметь в доме сейсмограф не обязательно жить в городе где это привычное явление. Вам достаточно проживать в районе стройки, железной дороги. При помощи сейсмографа вы можете узнавать, какие колебания земной коры происходят возле вашего дома когда, к примеру, проходит электричка. Где его приобрести, и стоит ли его покупать, если можно сделать своими руками?
В основу любого сейсмографа входит массивный маятник. От того как вы его подвесите на основании будет зависеть какие колебания, горизонтальные или вертикальные, будут регистрироваться.

Для конструкции сейсмографа подойдет как металлическая, так и железная основа. Она должна быть тяжелой и жесткой. Место, на котором будут регистрировать показания, должно состоять из бумаги и барабана, отлично подойдет часовой механизм.
Когда начинаются колебания, происходит смещение основания и маятник при помощи рычагов заставляет двигаться перья. Получается зигзагообразная запись. Высота и шаг показывают характер колебаний.

От передаточного отношения рычажного механизма зависит чувствительность сейсмографа (рис.А). Чем больше – тем выше. Что бы были видны линии, можно закоптить поверхность барабана свечой или зарисовать фломастером, способным рисовать на пластиковой кальке. На рисунке Б показан прибор, в привод самописца которого введен второй рычаг. Само перо при помощи собственного веса прижимается к барабану.
Часовой механизм, используемый в сейсмографе, изготовить самому тяжеловато, поэтому можно использовать набор «Юный часовщик».
Бумагу следует менять 2 раза в сутки, но если вы предусмотрите для пера второй зажим, как на рис. А, то срок службы сейсмографа увеличится вдвое. Так же можно увеличить время на один полный оборот барабана применив две шестеренки от игрушек. Маленькую установить на ось часовой стрелки, а та что больше - со своей осью, - на пластиковое стекло часов.
Сейсмограф готов и вы можете измерять колебания, происходящие вокруг вас.

Макет вулкана своими руками из солёного теста. Мастер-класс с пошаговым фото.

В своей работе я предлагаю вам узнать, можно ли в домашних условиях сделать вулкан и посмотреть на это опасное, но мне кажется очень красивое явление – извержение вулкана. Показать своё умение создать искусственный вулкан могут школьники 10-13 лет, а также могут и дети дошкольного возраста.
Техника исполнения: Тестопластика, как мне кажется, очень хорошо подходит для реализации моей идеи.
Назначение: Макет для исследовательской деятельности - эксперимента, а также использование как наглядное пособие для закрепления внешнего и внутреннего строения вулкана.

"Я плююсь огнем и лавой,
Я - опасный великан,
Славен я недоброй славой,
Как зовут меня?" (Вулкан)

Вулканы - геологические образования на поверхности земной коры или коры другой планеты, где магма выходит на поверхность, образуя лаву, вулканические газы, камни (вулканические бомбы) и пирокластические потоки.
Слово «Вулкан» происходит от имени древнеримского бога огня Вулкана. В переводе с латинского - бог огня и кузнечного дела.

Наверное, из всех возможных природных катастроф, угрожающих человеку, извержения вулканов – самые драматичные, если не по числу жертв и разрушений, то по тому ощущению ужаса и беспомощности, которые охватывает людей перед лицом разбушевавшейся стихии, порожденной огненными недрами планеты.
Вулкан – это фантастическое зрелище. За считанные минуты он может опустошить целые города, убить тысячи людей, разрушить пейзажи и даже изменить климат Земли.
Ученые подсчитали, что рядом с вулканами сегодня живут около 500 миллионов человек.
С 1700 года извержения вулканов убили более 260000 человек. Люди не смогут предотвращать массовую гибель, если не научатся понимать и уважать вулканы.
Внешне вулканы отличаются друг от друга, самые распространённые виды вулканов это конический и щитовой. Щитовые вулканы – это широкие плоские вулканы диаметром от нескольких километров до свыше 100 км, они обычно низкие и широкие. Вулкан образовался в результате многократных излияний высокотемпературной жидкой лавы.
В данном мастер-классе я предлагаю изготовить конический вулкан.
Конический вулкан. Склоны вулкана крутые – лава густая, вязкая, остывает достаточно быстро. Гора имеет форму конуса.

Пошаговое описание работы

1. Сначала нам нужно приготовить солёное тесто для изготовления Макета Вулкана. Для приготовления солёного теста, нам понадобится 400 гр. муки, 200 гр. мелкой соли и 150 мл. воды.

Существует множество сейсмических станций (они называются так от греческого слова seismos, означающего «землетрясение»), разбросанных по миру. Считанные минуты требуются ученым, чтобы начать анализировать показания своих сейсмографов. Затем они сверяют данные с теми, что были получены их коллегами в других странах.
Работа сейсмографов основана на одном принципе. Легкая рамка касается земли, к ней подсоединен груз на пружинной подвеске. Груз более инерционен, то есть его труднее привести в движение, чем легкий объект. Когда возникает сотрясение почвы, рамка тоже колеблется, а груз остается на месте в силу своей тяжести. Движение относительно устойчивого груза фиксирует самописец — рисует на рулонной бумаге волнообразную линию. Именно принцип инерции используется для записи земных сотрясений в сейсмографе.

Улавливая колебания земли
Китайцы изобрели сейсмоскоп, разновидность сейсмографа, в 132 году н. э. Если где-то возникали толчки, из пасти одного из дракончиков вылетал шарик и падал прямо в рот лягушке, демонстрируя не только сам факт, но еще и направление колебаний. Это устройство определяло «дрожь земли» на расстоянии до 500 км.

Строим сейсмограф

Вам понадобится:

Картонная коробка; шило; лента; пластилин; карандаш; фломастер; бечевка или крепкая нитка; кусок тонкого картона.

Рамой для вашего сейсмографа послужит картонная коробка. Нужно, чтобы она была сделана из достаточно жесткого материала. Открытая ее сторона будет лицевой частью вашего прибора.

Проделайте шилом отверстие в верхней крышке будущего сейсмографа. Если жесткости для «рамы» не хватает, обклейте скотчем углы и ребра коробки, укрепив ее, как показано на фотографии.

Скатайте шарик из пластилина и проделайте в нем отверстие карандашом. Протолкните фломастер в отверстие таким образом, чтобы кончик его ненамного высовывался с противоположной стороны пластилинового шарика.

Это указатель вашего сейсмографа, предназначенный для того, чтобы вычерчивать линии земных вибраций.

Пропустите конец нити через дырочку в верхней части коробки. Установите коробку на нижнюю сторону и подтяните нить таким образом, чтобы фломастер был свободно подвешен.

Привяжите верхний конец нити к карандашу и вращайте карандаш вокруг оси, пока не выберете слабину нити. Когда фломастер повиснет на нужной высоте (то есть будет лишь слегка касаться дна коробки), зафиксируйте карандаш на месте с помощью скотча.

Подсуньте лист картона под кончик фломастера на дно коробки. Отрегулируйте все так, чтобы кончик фломастера легко касался картона и мог оставлять линии.

Ваш сейсмограф готов к работе. Он использует тот же принцип действия, что и настоящее оборудование. Утяжеленный подвес, или маятник, будет более инерционным по отношению к тряске, чем рамка.

Чтобы проверить устройство на деле, незачем дожидаться землетрясения. Просто встряхните рамку. Подвес останется на месте, но начнет чертить линии на картонке, как самый настоящий