教師用ツールボックス
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このセクションの目的
この応用セクションは、学生が超高層ビルを分析することによって現実世界で構造の安定性がどのように適用されるかを理解するのに役立ちます。 このページの質問は、クラスでのディスカッションを促進したり、生徒に個別にエンジニアリング ノートにアイデアを書き込ませたりすることで、グループとして検討することができます。 これは、宿題や授業中の形成的評価などの総括的な評価として使用できます。 個々のエンジニアリング ノートブックのルーブリックについて 、ここ (Google Doc/.docx/.pdf) をクリックし、コラボレーション ルーブリックについては、ここ (Google Doc/.docx/.pdf) をクリックしてください。 「動機付けディスカッション」セクションでは、構造の安定性がどのように役立つかについて学生に考えさせるための質問が提供されます。
強度と形状が重要
雲を突き抜けるほど高い建物を見ると、畏敬の念を抱かれます。 テクノロジーが進歩するにつれて、人類は以前よりもさらに高い超高層ビルを建設します。
高層ビルを建てるということは、重力に打ち勝つことを意味します。 初期の人類は、石などの非常に重い材料を使って丈夫な建物を作りました。 ただし、石造りの建物はそれほどの重量を支えることができないため、超高層ビルにはなりません。 鉄鋼やコンクリートなどの発明、およびそれらを建物の基礎に併用する技術により、建物は超高層ビルのような高さに達することができます。
建物の形状も重要です。 この写真では、建物の上部が下部よりも決して広くないことがわかります。 建物の基礎は重量を支え、バランスを保つ必要があります。 風や地震などの自然現象により建物が揺れる可能性があります。 基礎部分よりも上部が広い建物は転倒する可能性があります。 長時間直立するためには、丈夫で安定していなければなりません。
ディスカッションの動機付け
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超高層ビル
超高層ビルは大都市のほとんどで見られ、並外れた建築物です。 超高層ビルの安定性がなぜ重要なのかについて生徒に話し合うよう促します。
Q: 超高層ビルが不安定になる要因は何ですか?
A: 考えられる答えには、高層ビルの形状、重量 (材質)、強度 (補強) が含まれます。
問: あなたが直接または写真で見た超高層ビルの形を説明してください。
A: 考えられる答えには、ピラミッド、長方形、正方形が含まれます。 生徒は、超高層ビルの上部の幅を下部より広くすることはできないことに注意する必要があります。そうすることで、超高層ビルが不安定になり（上部が重くなり）転倒する可能性があります。
Q: 超高層ビルの高さにルールはありますか?
A: ルールは州や国によって異なります。 ただし、航空交通や飛行パターンに影響を与えないよう、超高層ビルの高さにはいくつかのルールが存在します。 考慮すべきもう 1 つの点は、非常に高い超高層ビルは開発者にとってお金の価値がない可能性があるということです。