Seismic Waves - COSEE West

Report 69 Downloads 162 Views
Seismic Waves

Grades 5­8

Overview: Earthquakes are a potential tsunami generator. Scientists learn more  about  earthquakes  by  studying  seismic  waves.  In  this  lesson,  stu­ dents explore the different types of seismic waves by modeling using  various media.

TSUN

AMI

Targeted Alaska Grade Level Expectations: Science [5­8] SA1.1  The student demonstrates an understanding of the processes of science by asking ques­ tions,  predicting,  observing,  describing,  measuring,  classifying,  making  generalizations,  inferring, and communicating. [6] SB4.3  The student demonstrates an understanding of motions, forces, their characteristics, rela­ tionships, and effects by making waves move through a variety of media. [7] SD2.2  The student demonstrates an understanding of the forces that shape Earth by describing  how the movement of the tectonic plates results in both slow changes (e.g., formation of  !"#$%&'$()*"+,&$*-"".()*&$/*0&('$(1*&$/*(2".%3%,.!*,4,$%(*5,676)*4"8+&$'+*,.#9%'"$()*(,'(­ !'+*:&4,()*&$/*,&.%2;#&*'/,$%'=>'$7*".*/.&:'$7*9,.9,$/'+#8&.*8'$,*(,7!,$%(*".*!'/9"'$%(*5?1*5@A6B6C1

Objectives: The student will: D* !"/,8*(,'(!'+*:&4,(E*&$/ D* /'==,.,$%'&%,*&!"$7*(,'(!'+*:&4,(6

@&%,.'&8(F D* D* D* D* D* D* D*

G8'$H* I"9,*".*J#!9."9,*5"9%'"$&81 K,8&%'$ LMNOP*9&$( GQRSTUQ*VWIXGYTTQF*ZG,'(!'+*V&4,(P [\GR]?*]\SF*Z^"/>*V&4,(P [\GR]?*]\SF*ZG#.=&+,*V&4,(P

Whole Picture: G,'(!'+*:&4,(*&.,*:&4,(*%2&%*9."9&7&%,*%2."#72*T&.%2_(*'$%,.'".6*@#+2*"=*:2&%*:,**:&4,(* !&>*0,*+8&(('`,/*&(*+"!9.,(('"$&8*:&4,(*5a*:&4,(1*".*(2,&.*:&4,(*5G*:&4,(16*^"/>*:&4,(*!&>* also be used in identifying the epicenter of an earthquake.   ATEP ©2006­2008 UAF Geophysical Institute 

B­1 

Seismic Waves

P Waves a*:&4,(*&.,*%2,*=&(%,.*"=*%2,*%:"*:&4,(E*%2,>*+&$*%.&4,8*%2."#72*("8'/*."+8,'72*V&4,(6* Love Waves ?"4,*:&4,(*&.,*$&!,/*&=%,.*%2,*!&%2,!&%'+'&$)*]6T6Y6*?"4,)*:2"*/,4'(,/*%2,*!"/,8*"=*%2'(*:&4,*'$* 1911. Love waves are the faster waves of the two types of surface waves. As Love waves propagate  across the surface of Earth, the particles move from side to side, perpendicular to the path of the  wave’s energy.  Love wave

Rayleigh waves I&>8,'72* :&4,(* &.,* %2,* "%2,.* %>9,* "=* (#.=&+,* :&4,6*Q2,(,* &.,* &8("* +&88,/* Z7."#$/* ."88(P* '$* ,&.%2­ ;#&*LP*M*B3OP1*"=*7,8&%'$6*R(,*&*.,+'9,*('!'8&.*%"*b,883"*b'778,.(c6

ATEP ©2006­2008 UAF Geophysical Institute 

B­4 

Seismic Waves

Activity Procedure: 1. 

Explain students will study seismic waves. Seismic waves are waves that propagate through Earth’s  '$%,.'".6*@#+2*"=*:2&%*:,**"=*(,'(!'+*:&4,(*&$/*2":*%2,>*%.&4,8* through different materials. Studying these waves helps us understand earthquakes and how to build  things to minimize damage from earthquakes. Explain the terms perpendicular and parallel and their  relationship to the propagation of energy and motion of particles. 

2. 

Explain students will observe models of seismic waves.  To guide students through the various waves,  make a graphic organizer on the board similar to the one below. Fill in the information in italics as you  progress through the demonstrations. You may require that students record their own notes.  Seismic Waves

Body

Surface

Type of Wave: Compressional (P)

Type of Wave: Love

Description of motion: Compressions and dilations in the direction  of the wave’s energy path.

Description of motion: Particles move perpendicular to the   direction of the wave’s energy path across  Earth’s surface.

Example:  Slinky or sending a wave down a row of  people standing tall.

O6*

Example:  Gelatin shaken from side to side.

Type of Wave: Shear (S)

Type of Wave: Rayleigh

Description of motion: Particles move perpendicular to the   direction of the wave’s energy path.

Description of motion: Particle motion is elliptical, similar to water  waves.

Example:  Rope, slinky, or sending a wave down a row  of people as they bend at the waist.

Example:  Gelatin

^,7'$*:'%2*0"/>*:&4,(6*G2&.,*%2,*'$=".!&%'"$*=."!*%2,*V2"8,*a'+%#.,*(,+%'"$*&$/*/'(98&>*[\GR]?* ]\SF*Z^"/>*V&4,(6P*@"/,8*%2,*:&4,(*#('$7*%2,*="88":'$7*!,/'&6*a"'$%*"#%*%2,*/'.,+%'"$*"=*:&4,*!"4,­ ment and the direction of particle motion for each wave.  D* G8'$*8'$,*#9)*(2"#8/,.*%"*(2"#8/,.)*:'%2*&.!(*&+."((*,&+2* other’s shoulders. To model a P wave, the teacher pushes the person at the end of the line. The  wave should propagate through the line. To model an S wave, the teacher has the person at the  end of the line bend forward at the waist. 

d6*

e".*%2,*(#.=&+,*:&4,()*(2&.,*%2,*'$=".!&%'"$*=."!*%2,*V2"8,*a'+%#.,*(,+%'"$*&$/*/'(98&>*[\GR]?*]\SF* ZG#.=&+,*V&4,(6P*S'(%.'0#%,*&*(%.'9*"=*7,8&%'$*%"*,&+2*9&'.*"=*(%#/,$%(6*Q"*!"/,8*?"4,*:&4,()*(%#/,$%(*!#(%* !"4,*"$,*,$/*=."!*('/,*%"*('/,6*Q"*!"/,8*I&>8,'72*:&4,()*(%#/,$%(*(2"#8/*%&9*%2,*%"9*"=*"$,*,$/6*

A6*

S'(%.'0#%,*GQRSTUQ*VWIXGYTTQF*ZG,'(!'+*V&4,(P*=".*(%#/,$%*+"!98,%'"$6*

ATEP ©2006­2008 UAF Geophysical Institute 

B­5 

Seismic Waves

Extension Idea: Use a stopwatch to compare the velocity of P wave and S wave propagation through a slinky and a  line of students. Students should discover that the P wave propagates faster than an S wave. 

Answers:  1. 

Seismic waves are waves that propagate through Earth’s interior.

B6*

@#+2*"=*:2&%*:,**"=*(,'(!'+*:&4,(*&$/*2":*%2,>*%.&4,8* through different materials. Studying these waves helps us understand earthquakes and how to  build things to withstand the different types of waves associated with earthquakes.

3. 

P

4. 

S

5. 

L

6. 

P

7. 

S

f6*

I

L6*

?*&$/*I

10.  P and S 11.  L 12.  P 13.  P and S 14.  P 15.  S and L Ng6* I 17.  L 18.   P 

Lesson Information Sources: ^.&'8,)*?6*5Bhhg16*Seismic Waves and the Slinky: A Guide for Teachers6*Q2,*\I\G*i"$(".%'#!6* ]++,((,/*b&$#&.>*C)*Bhhf*&%*2%%9Fjj:,06'+(69#./#,6,/#jk0.&'8,j,/#!"/j(8'$j(8'$62%!6 ?'88',)*I6b6*5NLLL16*Whole Earth Geophysics: An Introductory Textbook for Geologists and Geophysi­ cists6*R99,.*G&//8,*I'4,.)*U6b6F*a.,$%'+,*Y&886

ATEP ©2006­2008 UAF Geophysical Institute 

B­6 

Seismic Waves

Grades 5­8

U&!,F____________________________________

Seismic Waves Student Worksheet

TSUN

AMI

1. 

What are seismic waves?

 

_____________________________________________________________________________

 

_____________________________________________________________________________

2. 

Why study seismic waves?

 

_____________________________________________________________________________

 

_____________________________________________________________________________

V.'%,*a*5a*:&4,1)*G*5G*:&4,1)*?*5?"4,*V&4,1*&$/j".*I*5I&>8,'72*V&4,1*&(*%2,>*&998>*%"*,&+2*9'+%#.,*".* statement below. [graphics: please remove the name on the wave pictures]

3. ____ 

4. ____  Compressions

Undisturbed medium Dilatations

5. ____ 

6. ____ 

7. ____ 

8. ____ 

9. ____ and ____ are surface waves. 

10. ____ and ____ are body waves. 

11. ____ is the fastest surface wave. 

12. ____ is the fastest body wave. 

13. ____ and ____ are used to determine the  epicenter of an earthquake. 

14. ____Particle motion and direction of wave  energy are parallel. 

15. ____ and ____ Particle motion is perpin­ dicular to the direction of wave energy. 

Ng6*llll*]8("*+&88,/*&*Z7."#$/*."886P*a&.%'+8,(*!"4,*'$* a circular motion as a wave passes through. 

 

17. ____ In an earthquake, this type of wave  18. ____ This type of wave has compressions and  causes the land to move side to side.  dilations as energy passes through a medium.  ATEP ©2006­2008 UAF Geophysical Institute 

B­7 

Seismic Waves