تُظهر أسطوانة محرك بمقطع جانبي المكبسَ والصمامات والشرارة خلال الأشواط الأربعة للدورة. يغيّر الطلاب سرعة المحرك وتقديم الشرارة، ويتابعون تحديث الشوط وزاوية الدورة وضغط الأسطوانة وحالة الصمامات.
—
مثبط الكتلة المضبوطة لناطحة السحاب
عن هذه المحاكاة
يضع مثبط الكتلة المضبوطة لناطحة السحاب الديناميات الهيكلية وهندسة الزلازل جنبًا إلى جنب على طاولة اهتزاز زلزالي ثلاثية الأبعاد. على اليسار يقف إطار مرجعي غير محمي من 9 طوابق؛ وعلى اليمين يقف برج متطابق مجهز بتدعيم فولاذي على شكل X، ومحامل عزل أساس اختيارية أساسية، ومثبط بندول كتلة مضبوطة ذهبي عملاق (TMD) مستوحى من كرة Taipei 101 التي تزن 660 طنًا. عندما يتطابق منزلق تردد الزلزال مع التردد الطبيعي للبرج f₀ = 1.20 هرتز (نسبة الرنين f/f₀ = 1.00)، يتقلب البرج غير المحمي بعنف في تأرجح عالي الإجهاد أحمر، بينما يتأرجح TMD الذهبي خارج الطور مع السقف لامتصاص الطاقة الحركية وتقليل التأرجح بنسبة النصف تقريبا.
ما الذي يمكن للطلاب استكشافه
- حافظ على تردد الزلزال عند 1.20 هرتز (الرنين الدقيق f/f₀ = 1.00) وقارن قراءة تأرجح السقف للبرج العاري مقابل البرج المحمي.
- قم بإيقاف تشغيل مثبط الكتلة المضبوطة (TMD) أثناء الرنين لمشاهدة كلا البرجين يتأرجحان بشكل متطابق في خطر، ثم أعد تشغيل TMD لمشاهدة الكرة الذهبية تخمد الحركة.
- قم بتشغيل محامل العزل الأساسي عند أساس البرج الأيمن لفصل المبنى عن الاهتزاز الأرضي عالي التردد.
- اسحب كرة TMD الذهبية جانبيًا باستخدام فأرتك أو إصبعك وقم بتحريرها لمعرفة كيف ينقل البندول زخم الحركة مع الطوابق العليا.
- انقر فوق طاولة الاهتزاز الزلزالي أو أي من البرجين لتشغيل نبضة صدمة موجة P مفاجئة ومقارنة مدى سرعة استقرار كل برج.
أهداف التعلّم
- 1اشرح سبب حدوث الرنين الميكانيكي عندما يتطابق تردد أرض الزلزال f مع التردد الطبيعي للمبنى f₀.
- 2صف كيف يتأرجح مثبط الكتلة المضبوطة (TMD) المضبوط على f₀ خارج الطور مع الهيكل لتبديد الطاقة الاهتزازية.
- 3قارن بين استراتيجيتي حماية زلزالية: مثبطات الكتلة المضبوطة في السقف مقابل محامل العزل الأساسي في الأساس.
- 4قيم كيف تؤثر شدة الزلزال ونسبة التردد f/f₀ على الانحراف الهيكلي والسلامة.
أسئلة يطرحها المعلمون
كيف يحمي مثبط الكتلة المضبوطة (TMD) ناطحة سحاب؟
مثبط الكتلة المضبوطة هو بندول ثقيل أو كتلة مثبتة على زنبرك معلقة بالقرب من قمة ناطحة سحاب ومضبوطة على تردد التأرجح الطبيعي للمبنى f₀. عندما تدفع الرياح أو أمواج الزلازل المبنى إلى اليسار، تجعل القصور الذاتي المثبط يتأخر بحوالي ~90° للخلف ويشد إلى اليمين، مما يلغي الكثير من التأرجح.
لماذا يعتبر الرنين (f / f₀ = 1.00) خطيرًا للغاية أثناء الزلزال؟
لكل مبنى فترة تأرجح طبيعية تحددها ارتفاعه وكتلته وصلابته. عندما تدفع أمواج الأرض بهذا الإيقاع الدقيق، تضيف كل دورة طاقة في طور مع التأرجح الموجود، مما يؤدي إلى تضخيم إزاحة السقف عدة أضعاف أكبر من الحركة الأرضية نفسها.
ما هو الإلهام الواقعي للكرة الذهبية في المحاكاة؟
تضم مبنى Taipei 101 في تايوان كرة بندول فولاذية ذهبية شهيرة تزن 660 طنًا متريًا معلقة بين الطابقين 87 و 92. مرئية للزوار، وهي تقلل تأرجح المبنى الناتج عن الأعاصير والزلازل بنسبة تصل إلى 40%.
كيف تعمل محامل العزل الأساسي بشكل مختلف عن مثبط السقف؟
بدلاً من امتصاص التأرجح في الأعلى، توجد عوازل أساس مصفحة من المطاط والرصاص بين الأساس والأرض. فهي تجعل الدعم مرنًا، مما يحول التردد الطبيعي للمبنى إلى ما دون نطاق الطاقة الرئيسية للزلزال بحيث تنزلق الأرض من التحت بينما يظل البرج ثابتًا تقريبًا.
أدرِج هذه المحاكاة في موقعك
ضعها في منصتك التعليمية أو مدونتك أو موقع صفك — مجانًا.
<iframe src="https://kiwibee.io/ar/simulations/earthquake-tuned-mass-damper-3d-simulation/embed" title="مثبط الكتلة المضبوطة لناطحة السحاب | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>واصل الاستكشاف
مزيد من النماذج العلمية التفاعلية
يظهر السد والبنستوك والتوربين في ثلاثة أبعاد. يغيّر الطلاب فتحة البوابة ومنسوب الماء، أي الارتفاع، ويقرؤون تدفق الماء وسرعة الماء في البنستوك والقدرة الكهربائية والطاقة اليومية.
—
يُرجِّح منجنيق قروسطي ذراعه في ثلاثة أبعاد ويقذف حجرًا. يغيّر الطلاب كتلة الثقل الموازن ونسبة الذراع وزاوية الإطلاق، ويضغطون «أطلِق!»، ويقرؤون سرعة الإطلاق والمدى وزمن الطيران.
—
A 3D pocket cube with colored faces sits on screen. Students drag across a face to turn a layer, press Scramble to mix it, and try to solve it while the move counter and timer run.
—
تتدفق خيوط الهواء حول جناح منحنٍ في ثلاثة أبعاد بينما يغيّر الطلاب زاوية الهجوم وسرعة الهواء. تعرض القراءات الرفع، ومعامل الرفع، ونسبة الرفع إلى السحب، وهل التدفق عادي أم متوقف.
—
أدخل العلوم التفاعلية إلى صفك
مساحة المعلم المجانية في KiwiBee تجمع تخطيط الدروس وأوراق العمل وأدوات الصف وسجل الدرجات في مكان واحد.
ابدأ مجانًا وأنشئ صفك الأول
الرئيسية
كل الحلول
الأسعار
من نحن
برنامج KiwiBee للمنظمات غير الربحية
الفعاليات والندوات
للمؤسسات الكبيرة
للمدارس
للمراكز التعليمية
لقادة الفرق
للمعلمين
الذكاء الاصطناعي والموارد
الموارد
أوراق عمل قابلة للطباعة
حزم الدروس
محاكاة تفاعلية
أدوات المعلم
استوديو الذكاء الاصطناعي
أفكار وأبحاث