تأثیر انرژی درونی زمین بر معماری کویری 5

اهداف جلسه شامل اهداف رفتاری و آموزشی:

قرار است دانش آموز در این جلسه 2 مدل ساختمانی را شبیه سازی کند و بیاموزند که چه طور می توان از هندسه و تقریب های ریاضی در ساخت چنین مدل هایی استفاده کرد.

زمان عملیاتی: 2 ساعت

وسایل لازم:

پوشه ی پروژه
کامپیوتر

روند کار:

در این جلسه هم قرار است که دو طرح دیگر را مدل کنیم و امروز آخرین جلسه ای خواهد بود که با هم روی ساخت مدل ها کار می کنیم و در جلسات بعد مقاومت مدل ها را آزمایش می کنیم و آن ها را بهینه می کنیم .

اما یکی از مدل هایی که قرار است در این جلسه ساخته شود: مدلی که از همه ی مدل هایی که تا به حال ساخته ایم به خانه هایمان شبیه تر است و در واقع با گرد کردن زاویه های آن می توان به یک نیم استوانه رسید.

نیم استوانه یکی از شکل هایی است که در جاهایی که مهندسین مقاومت زیادی را در بنا احتیاج دارند از آن استفاده می کنند .خوب فکر کنید! می توانید بگویید کجاها چنین شکلی را دیده اید؟

پاسخ های دانش آموزان را روی تخته یادداشت کنید و بعد از اینکه پاسخ ها مطرح شد تصاویر مربوط به تونل ها ی جاده شمال کشور و تصاویر مربوط به مترو را در کلاس نمایش دهید.

بررسی مقاومت ساختمان ها در برابر زلزله - جلسه پنجم

توجه دانش آموزان را به این نکته که در ساخت تونل ها، مقاومت تونل در تحمل نیرویی که در بیشتر موارد از بالا به آن وارد می شود مهم ترین ویژگی است، جلب کنید.

برای رسم یک دایره می توانیم از پرگار استفاده کنیم و حالا اگر یک 6 ضلعی منتظم رسم کنیم و بعد یک8 ضلعی و بعد یک 10 و 20 ضلعی و خوب به آنها توجه کنیم متوجه می شویم که هر چه تعداد ضلع ها بیشتر می شود شکل ما هم به دایره ی واقعی نزدیک تر می شود و این دقیقا همان کاریست که معماران قدیمی و بسیاری از معماران امروزی برای ساخت کمان های مختلف در ساختمان ها انجام می دهند.

آیا می توانید بگویید چه طور؟

تا به حال به یک پله ی سنگی که هلالی شکل است توجه کرده اید؟

به نظر شما چه طور این پله به این شکل در آمده؟ یک راه می تواند این باشد: یک قطعه سنگ خیلی بزرگ را انتخاب کنیم و شکل هلال را روی آن رسم کرده و با ابزار های سنگ تراشی برش دهیم و به طرح مورد نظرمان برسیم.اما آیا این کار را همیشه می توان انجام داد؟چه محدودیت هایی در این روش وجود دارد؟

اجازه دهید دانش آموزان نظراتشان را بیان کنند.

کاری که معمولا یک معمار انجام می دهد شبیه اتفاقی ست که در رسم چند ضلعی ها و دایره رخ می دهد،یعنی برای ساخت یک چنین پله ای معمولا قطعات کوچک سنگ را طوری برش می دهند و کنار هم قرار می دهند که با تقریب خوبی به شکل کمان مورد نظرشان برسند.

و ما هم برای ساخت مدل گنبد و نیم استوانه باید همین کار را بکنیم، یعنی با تقریب شکل را پیاده سازی کنیم چون ماکارونی هم مثل سنگ انعطاف پذیر نیست.
در این قسمت دوباره از بچه ها بخواهید برای ساخت مدل شبه نیم استوانه و یکی از طرح های انتخابی،به دو گروه تقسیم شوند و هر گروه یکی از این دو طرح را انتخاب کند. دستورالعمل ساخت را به گروه ها بدهید.

در این مرحله می توانید به بچه ها پیشنهاد کنید که همان گروه های جلسه ی قبل را تشکیل دهند و برای آنکه همه ساخت مدل "من در آوردی "را تجربه کنند، گروهی که جلسه ی قبل "هرم "ساخته،این جلسه "مدل من در آوردی "بسازد و بالعکس. دقت داشته باشید که این ایده را در حد پیشنهاد مطرح کنید و اگر دانش آموزان تمایل نشان ندادند پا فشاری نکنید.

زمانی که دانش آموزان مشغول کار هستند حتما به آنها سر بزنید و اگر لازم بود کمکشان کنید.

دستور ساخت مدل شبه نیم استوانه(!)

وسایل لازم:

خمیر بازی.
4 قطعه ماکارونی 7 سانتی متری.
6 قطعه ماکارونی 6 سانتی متری.
10 قطعه ماکارونی 12 سانتی متری.
خط کش و قیچی برای اندازه گرفتن و بریدن ماکارونی ها.

ابتدا با خمیر 12 گلوله به اندازه ی نخود درست کنید و ماکارونی ها به طول های خواسته شده برش بزنید. با 1 ماکارونی 12 سانتی و 2 ماکارونی 7 سانتی و 3 ماکارونی 6 سانتی کار ساخت را شروع می کنیم.

ماکارونی 12 سانتی را روی میز قرار دهید و دو ماکارونی 7 سانتی را با دو گلوله ی خمیری به آن وصل کنید (زاویه های ایجاد شده 90 درجه باشند)

بعد 1 ماکارونی 12 سانتی دیگر را با 2 گلوله ی خمیری به شکلی که ساخته بودید اضافه کنید، در واقع تا این جا شما یک مستطیل 7 در 12 سانتی ساخته اید.

در مرحله ی بعد 3 ماکارونی 6 سانتی را با 2 گلوله ی خمیری به هم وصل کرده و دو سر آزاد آنها را در راس های یکی از ماکارونی های 12 سانتی طوری فرو کنید که به یک پنج ضلعی با یک قطر برسید.(برای ساخت راحت تر به تصاویر نگاه کنید.)

از این شکل یک نمونه ی دیگر هم درست کنید و در مرحله ی آخر کار تصور کنید این دو 5 ضلعی ورودی و خروجی 1 تونل هستند،به طوری که ضلع 12 سانتی آن روی زمین قرار دارد (توجه کنید ضلع 12 سانتی،نه قطر 12 سانتی!)، برای اتصال این دو قسمت به هم از 4 ماکارونی 12 سانتی باقی مانده استفاده کنید.

از تخیلتان استفاده کنید. اگر موفق نشدید به تصاویر نگاه کنید.

حتما موفق شده اید،پس خسته نباشید...

دستور کار برای ساخت مدل من در آوردی (!) :

وسایل لازم:

184 سانتی متر ماکارونی.
خمیر بازی به اندازه ی 13 نخود (!)
خط کش و قیچی برای اندازه گرفتن و بریدن ماکارونی ها.

به نظر شما 184 عدد مقدسی است؟ فکر می کنید چرا باید از این مقدار ماکارونی استفاده کنید؟ به نظر شما 13 چگونه عددی است؟چرا شما نمی توانید به اندازه 1+13 نخود خمیر مصرف کنید؟

امیدوارم به خاطر داشته باشید که تمام این مدل ها را می سازیم تا آزمایش کنیم ببینیم کدام طرح مقاوم تر است. برای اینکه بتوانیم نتایج به دست آمده از آزمایش ها را بررسی و تحلیل کنیم ناچاریم تعداد متغیر ها را کم کنیم. یکی از عوامل موثر در مقاومت ساختمان ها مقدار و نوع مصالح استفاده شده در آن ساختمان است و ما با یکسان کردن این دو مورد در تمام مدل ها تعداد متغیر ها را کم می کنیم و در نتیجه نتایج بدست آمده از آزمایش ها را راحت تر تحلیل می کنیم. پس نه این اعداد مقدس هستند و نه ما ارادت خاصی به آنها داریم، فقط چون مدل های اولیه این اندازه ای بودند دست از سر این اعداد بر نمی داریم.

از متغیر ها ی دیگری که ممکن است بر مقاومت مدل ما اثر بگذارد می توان به این موارد اشاره کرد:
ارتفاع مدل.
مساحت پایینی ترین بخش مدل.
تعداد مفصل ها.
و...

شما می توانید در ساخت مدلتان این سه عامل را نادیده بگیرید ولی حتما باید از همین مقدار ماکارونی و خمیر استفاده کنید. پس در تخمین زدن طول ها دقت کنید...

زود شروع کنید...

سعی کنید با کاهش طول ها و بیشتر کردن تعداد مفصل ها شبه نیم استوانه را بیشتر شبیه نیم استوانه کنید.(حواسمان هست که همچنان از 184 سانتی متر ماکارونی و 13 نخود خمیر استفاده کنیم) راستی 13 نخود خمیر شما را به یاد مثلا 3 مثقال زردچوبه نمی اندازد؟یعنی ما یک واحد اندازه ی گیری جدید تعریف کرده ایم،به نظر شما جالب نیست؟