Изучение свойств пластических материалов

Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины

Министерство образования и науки автономной Республики Крым

Малая академия наук школьников Крыма «Искатель»

Симферопольский городской филиал

Направление: науки о природе

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ПЛАСТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Работу выполнила:

Олейник Виктория

ученица 3-А класса

общеобразовательной школы І-ІІІ

ступеней №4 г. Симферополя

научный руководитель:

учитель физики

общеобразовательной школы І-ІІІ

ступеней №4 г. Симферополя

Симферополь 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3

РАЗДЕЛ 1

ПОЛИМЕРНАЯ ГЛИНА

1.1  Общие сведения………………………………………………………………………...…..4

1.2  Сравнение физических свойств различных пластических материалов……………..…5

1.3  Измерение плотности веществ ………………………………………………………..…..9

1.4  Изучение влияния термической обработки на плотность……………………………...10

РАЗДЕЛ 2

РАБОТА С ПОЛИМЕРНОЙ ГЛИНОЙ

2.1. Влияние работы с полимерной глины на скорость письма, усидчивость, внимание.11

2.2. Изготовление дидактического материла……………………………………...………..12

ВЫВОДЫ……………………………………………………………………………………….13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………14

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………………....…...15

ВВЕДЕНИЕ

С давних времен люди использовали глину для изготовления не только посуды, но и украшений. Позже появился материал – пластилин, из которого лепила моя мама. А в настоящее время – полимерная глина. Работа с разными видами пластичных материалов приносит не только эстетическое удовольствие, но и помогает в учебе: развивает усидчивость, сосредоточивает внимание, развивает фантазию. Если больше детей будут заниматься прикладным творчеством с пластичными материалами, то они отвлекут своё внимание от компьютера и телевизора. Знание свойств различных пластических материалов поможет нам в практической работе с ними. Все вышеперечисленное обусловило актуальность нашего исследования, целью которого было изучить свойства некоторых пластических материалов и возможность их практического применения в школе. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1.  Провести анкетирование детей и взрослых с целью выяснения степени информированности о полимерной глине.

2.  Исследовать различные пластические материалы и их свойства.

3.  Измерить и сравнить плотность полимерной глины, пластилина и гончарной глины.

4.  Выяснить, изменяется ли плотность материала при термической обработке.

5.  Сделать дидактический материал для уроков украинского языка.

РАЗДЕЛ 1

ПОЛИМЕРНАЯ ГЛИНА

Чтобы изучить интерес к полимерной глине, мы с мамой составили анкету для детей и взрослых, которая проводилась в школе №4. В анкетировании участвовали 70 человек. Анкета состоит из 13 вопросов об этом материале. Вопросы можно видеть в приложении А. На задание отводилось 7 минут. Результаты опроса мы разместили в диаграмме:

Из этой диаграммы можно заметить, что не все знакомы с этим удивительным материалом. Дети младшего возраста практически не слышали о нем, некоторые взрослые, где то слышали, но не работали. О том, из чего состоит полимерная глина не знают многие.

1.1.  Общие сведения

Появление полимерной глины в широкой продаже началось в 1964 году, когда появилась торговая марка Fimo. Вначале 1930-х, в Германии женщина Фифи Ребиндер разработала и выпустила глину, которую назвала Фифи Мозаик. Глина была предназначена для изготовления голов кукол.

Полимерная глина (а также её называют : пластика, термопластика) - пластичный материал на основе поливинилхлорида для лепки (небольших изделий, украшений) и моделирования, застывающий на воздухе или при нагревании (в зависимости от вида полимерной глины). Полимерная глина – это пластичная масса, более всего по внешнему виду напоминающая пластилин. Она содержит особый пластификатор, который испаряется либо на воздухе, либо в духовке (обычно, при температуре 130°С). По способу вывода из материала пластификатора, полимерная глина разделяется на два основных вида – на запекаемую и на самоотвердевающую. После термической обработки материал становится прочным – и это главное отличие от пластилина. При этом, самоотвердевающая полимерная глина делается похожей на гипс или дерево и ее можно обрабатывать соответствующим инструментом. Запекаемая глина более твердая, и напоминает пластмассу. Готовые изделия можно раскрашивать акриловыми красками, склеивать между собой и с другими материалами.

Различные фирмы выпускают полимерную глину с разными свойствами. Например, фирма «Fimo» выпускает полимерную глину жесткую и хрупкую, но после того, как её разогреть в руках, становится достаточно пластичной; а после термической обработки становится крепкой и имеет меньше шансов разбиться. А фирма «Пластика» (С-Петербург) выпускает более мягкую полимерную глину, но довольно ядовитых оттенков. Очень удобную для работы полимерную глину ( мягкую и пластичную) выпускает фирма «Цветик». Отличие «Пластики» и «Цветика» от других видов пластики – это цена и возможность смешивать цвета в любых пропорциях.

1.2. Сравнение физических свойств различных свойств различных пластических материалов

Для сравнения физических свойств мы выбрали три вида пластических материалов: полимерную глину, пластилин, гончарную глину.

Сначала, чтоб сравнить свойства, мы узнали из чего изготавливают эти материалы. И выяснили, что полимерная глина изготавливается из очень мелких частиц поливинхлорида (ПВХ - пластмасса, получаемая из нефтепродуктов, очень похожая на желатин) и маслянистой смолы. Пластилин изготавливают из измельченного порошка глины, к нему добавляют воск, животное сало, озокерит ( это минерал, похожий на пчелиный воск), вазелин, то есть вещества, которые не дают глине высыхать, а также обязательный компонент – пигменты (это неорганические соединения, которые окрашивают глину). А гончарная глина является осадочной горной породой, то есть природным материалом. По составу пластилин, полимерная глина и гончарная глина отличаются, хотя и являются пластичными материалами, пригодными для творчества (лепки). Мы рассмотрели и сравнили самые распространеные свойства этих материалов: прочность, цветовую гамму, связывающую способность. Результаты сравнения мы занесли в таблицу 1.

Таблица 1

Свойства пластических материалов

Полимерная глина	Пластилин	Гончарная глина
1.Прочность
Прочные изделия	Ломкие изделия	Ломкие изделия
2.Цветовая гамма
Многообразие цветов, способность раскрашивания и переносить картинку с бумаги	Либо очень яркая, либо тусклая (не раскрашивается)	Не яркая, требует раскрашивания
3.Связывающая способность
Очень легко соединять детали и смешивать цвета	Трудно соединять детали ( но возможно)	Необходимо просеивать, трудно соединять детали

Сравнивая эти материалы, можно заметить, что пластилин довольно сильно пачкается, трудно отстирывается с одежды, часто оставляет масляные пятна, очень жесткий и поэтому малышам трудно хорошо разминать пластилин.

Достоинства глины очевидны, хотя она уступает по пластичности - это полностью природный материал, экологически чистый. Однако, работая с глиной очень сильно пачкаешься не только сам, но и окружающие предметы, работать рекомендуется в мастерской или на открытом воздухе. Для прочности необходимо обжигать изделия, но при этом все равно они будут оставаться довольно хрупкими.

Достоинство полимерной глины: разнообразие ярких цветов, не меняет цвет при запекании или застывании на открытом воздухе, приятна на ощупь, не липнет к рукам. Легко лепится. Единственным недостатком, по моему мнению, является выделение токсинов при превышении температуры запекания (разложение ПВХ). Если же соблюдать все инструкции по применению, то этот материал идеален.

Затем мы решили узнать, как меняются свойства этих веществ в зависимости от температур. Мы опускали кусочки пластических материалов в воду и нагревали ее. При помощи спиртового термометра «Рис.1» измеряли температуру воды. Все наши наблюдения мы записали в таблицу 2.

В этой таблице мы видим, что при соединении с холодной водой полимерная глина и гончарная глина смягчаются, а пластилин, наоборот, твердеет. И свойства этих веществ начинают меняться уже при 40°С. При 68°С пластилин расплавился и разделился на маслянистые капли и глиняную основу «Рис.2». При температуре 80°С глина растворилась и смешалась с водой, образовав при этом мутную жидкость. Только полимерная глина при температуре 82 °С превратилась в твердое тело.

Таблица 2

Зависимость свойств пластических материалов от температуры

Вещество Тем-ра	Пластилин	Гончарная глина	Полимерная глина
15°-20°С	Твердеет, остав- ляет жирные пятна	Впитывает воду, тяжелеет, смягчается	Смягчается, становится более пластичной
20°-50°С	Начинает расплавляться	Начинает растворяться	Твердеет
50°-80°С	Расплавляется , разделяется на масляные пятна и глиняную основу	Растворяется и смешивается с водой, образовывая мутную жидкость	Превращается в твердое вещество

Рис.1.Термометр Рис. 2. Пластилин при 68°С

1.3. Измерение плотности веществ

Опыт 1 .Начали мы с того, что сделали бруски прямоугольной формы из пластилина, глины и полимерной глины.

Затем измерили массу с помощью кухонных (бытовых) весов. После этого мы налили в мензурку воду приблизительно до половины и измерили объем налитой воды V1, с точностью до 1см3. Погрузили в мензурку тело (пластилин) прямоугольной формы, подвешенное на нити. Измерили суммарный объем V2 тела и воды. Вычислили объем тела по формуле V= V2- V 1.

Повторили этот опыт для других брусков (гончарной глины и полимерной глины).

После того, как мы нашли объем V брусков и измерили массу m, мы приступили к нахождению плотности ρ вещества. Плотность – это физическая величина, которая равна отношению массы тела к его объему. Плотность- это характеристика вещества, из которого сделано физическое тело. Рассчитать плотность можно по формуле 𝛒 = m/V.

Для расчетов мы использовали калькулятор. Результаты измерений и вычислений занесли в таблицу 3.

Таблица 3

Объем, масса и плотность различных веществ

Вещество	V1,см3	V2,см3	Vт,см3	m,г	𝛒, г/см3
Полимерная глина	140	150	10	8	0,8
Гончарная глина	140	146	6	10	1,7
Пластилин	140	146	6	10	1,7

В результате наших опытов мы сделали следующие выводы: твердые тела (пластилин, гончарная глина, полимерная глина) имеют различную плотность. Полимерная глина имеет наименьшую плотность 0,8, а пластилин и гончарная глина имеют одинаковую плотность 1,7 . Пластилин сделан из глины. Известно, что плотность вещества зависит от расположения молекул по отношению к друг другу и от массы самих молекул.

1.4. Изучение влияния термической обработки на плотность веществ

Нам было интересно, как изменяется плотность веществ после термической обработки.

Опыт 2. Мы опускали бруски прямоугольной формы поочередно в горячую воду. Спиртовым термометром «см. Рис. 1» мы измеряли температуру воды. И смогли измерить плотность только полимерной глины, так как после термической обработки гончарная глина растворилась, а пластилин расплавился «см. Рис.2».

Плотность мы измеряли также как и в предыдущим опыте: измерили массу m, объем V и по формуле 𝛒 = m/V. вычислили плотность. Результаты записали в таблицу 4.

Таблица 4

Плотность полимерной глины до и после термической обработки

Полимерная глина	V1,см3	V2,см3	Vт,см3	m,г	𝛒, г/см3
До термической обработки	140	150	10	8	0,8
После термической обработки	140	148	8	6	0,75

После проделанного опыта мы заметили, что уменьшилась масса полимерной глины, это можно объяснить тем, что часть вещества вышла в воду. За счет этого уменьшилась и плотность полимерной глины.

РАЗДЕЛ 2.

РАБОТА С ПОЛИМЕРНОЙ ГЛИНОЙ

2.1. Влияние работы с полимерной глины на скорость письма, усидчивость, внимание

С помощью мамы я распечатала таблички, в которых надо было вписывать числа (совсем не сложные, даже не надо было думать и вычислять, просто переписывать из таблички слева в табличку справа). Их можно увидеть в приложении Б. Сначала мы с подружкой ознакомились с заданием и попробовали его сделать. Когда все приготовления были готовы, мама засекала время, которое было потрачено на упражнение, и записывала. После этого мы лепили 30 минут и снова писали и так 5 раз. Результаты занесли в таблицу 5.

Таблица 5

Время выполнения задания (в секундах) до и после

работы с полимерной глиной

Попытки	Вика Олейник	Вероника Лисагор
до	после	до	после
1	60	45	80	77
2	90	62	65	63
3	60	56	58	52
4	50	45	50	45
5	45	45	45	45

Из этого опыта можно сделать вывод: с каждым заданием время, потраченное на выполнение упражнения, уменьшалось. В последней попытке мы видим, что время одинаковое. Это, наверное, можно объяснить тем, что 45 сек.- максимальное время выполнения задания. Развивая мелкую моторику рук, заставляя работать соответствующие отделы головного мозга, мы увеличиваем скорость своего письма и внимание, усидчивость.

2.2. Изготовление дидактического материала

На уроках украинского языка мы изучаем характеристику слоговой структуры звукового состава слова и для этого необходим графический анализ. Например, буквы я, ю, є, ї обозначают два звука :[йа], [йу], [йе],[йі].Чтобы лучше усвоить фонети - ческую транскрипцию слова, я сделала из полимерной глины ярких оттенков буквы для чтения звуков. Эти буквы можно крепить к магнитной доске. Теперь моя учительница Галина Петровна будет использовать их на уроках украинского языка.

Рис. 3. На уроке украинского языка

ВЫВОДЫ

Работа с различными видами пластических материалов влияет на общее развитие человека.

Анкетирование показало, что с полимерной глиной не работали многие.

В данной работе были изучены свойства полимерной глины, пластилина и гончарной глины. Они отличаются по прочности, цветовой гамме и связывающей способности. Наиболее прочная – полимерная глина. Она же обладает наилучшей связывающей способностью и поражает разнообразием ярких цветов. Полимерная глина имеет преимущество перед пластилином и гончарной глиной.

В ходе работы я научилась измерять плотность вещества. Выяснила, что наибольшая плотность у гончарной глины и пластилина 1,7 . То, что она одинаковая, объясняется тем, что в составе они имеют одно и то же вещество – глину. Полимерная глина имеет наименьшую плотность 0,8 .

Изучение влияние термической обработки на плотность вещества показало, что только полимерная глина выдержала это испытание. Плотность её уменьшилась до 0,75 , из этого следует, что особый пластификатор, который входит в состав полимерной глины, испаряется при нагревании.

Занятия лепкой с пластическими материалами развивает мелкую моторику, воображение ребенка, учит планировать работу и достигать задуманного. Лепка наряду с другими видами изобразительного искусства развивает ребенка эстетически. Мы доказали, что работа с полимерной глиной помогла уменьшить время выполнения определенного задания.

С помощью полимерной глины я создаю авторскую бижутерию, делаю поделки для дома. Изготовленный мною дидактический материал, будет использоваться на уроках украинского языка.

Моё увлечение полимерной глиной позволило мне глубже познакомиться с такими свойствами пластических материалов как прочность, цветовая гамма, связывающая способность. Также изучить влияние термической обработки на пластические материалы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.  «Я и Украина»/учебник для 3 класса/, /2003г.

2.  Научно-популярный природоведческий журнал для детей «КОЛОСОК» /Д. Бида/№1-№12/2008-2011г. г.

3.  Физика - учебник 7 класс - В., А. - 2002

4.  Большая книга знаний. История .Религия. Наука/П. Бари, А.Дуэ, Б.кьярелли и др./пер. с англ. М. Смирновой /2001г.

5.  Научный журнал Галилео. Наука опытным путем./гл. ред. А.Жаркова/№ 1 – 3 2011г.

6.  Наука. Энциклопедия/А. Крейг, К. Росни/пер. с англ. /1996г.

7.  «Росмен».История открытий. Энциклопедия./пер. с англ. /1999г.

8.  http://www. /rabotat-s-polimernoj-glinoj-legko/

Приложение А

Анкета

1.  Имя и класс (по желанию)____________________________________________

2.  Возраст____________________________________________________________

3.  Мальчик /девочка(нужное подчеркнуть)

4.  Слышали ли вы про полимерную глину?________________________________

5.  Слышали где и от кого?_______________________________________________

6.  Знаете ли из чего состоит пластика(пол. глина)?_______________________________________________________________

7.  Знаете ли вы какие инструменты нужны для работы с полимерной глиной?_______________________________________________________________

8.  Где используется пластика (пол. глина)?________________________________________________________________

9.  Работали ли вы с полимерной глиной?__________________________________

10.  Если работали, то где ( на уроках в школе, дома с родителями, на дополнительных занятиях, другое)?____________________________________________

11.  Как вы думаете учителя прикладного и изобразительного искусства знакомы с полимерной глиной?_________________________________________________

12.  Хотели ли вы поработать с этим материалом на уроках в школе?________________________________________________________________

13.  Что вы бы смастерили из полимерной глины?________________________________________________________________

Спасибо за понимание и искренние ответы!!!

С уважением Вика Олейник!

12	4	34	11	30
7	31	21	37	2
28	1	16	25	33
40	19	20	39	9
13	35	6	17	24

Приложение Б

Упражнение