МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
МАОУ ГИМНАЗИЯ «МАРИИНСКАЯ»
Плаксиенко Артём 2 «Б» класс
ТАКОЙ РАЗНЫЙ И НУЖНЫЙ ПЕСОК
Руководитель:
к. п. н., доцент
учитель начальных классов
Таганрог
2016
Оглавление
Введение. 3
1 Происхождение и состав песка. 4
2 Использование песка. 5
3 Эксперименты с песком. 7
3.1 Определение размеров песчинок побережья таганрогского залива. 7
3.2 Определение необходимого количества воды для создания песчаной скульптуры 7
3.3 Влияние состава воды на прочность песчаной фигуры.. 8
3.4 Самодельный кинетический песок. 9
3.5 Гидрофобный песок. 9
3.6 Фильтрующие свойства песка. 10
3.7 Песочные часы.. 11
Список используемых источников: 13
Введение
Нас окружает огромное количество песка. Кто из нас не строил прекрасных замков или хотя бы не "пёк пирогов" на песчаном берегу? Мы с ранних лет связаны с этим сыпучим веществом. Малыш, играя в песочнице, не задумывается о его составе, но чем старше мы становимся, тем больше нас занимают такие вещи. Изучение характеристик и свойств такой обыденной вещи как песок позволяет осознать всю глубину и многогранность такого привычного окружающего мира. В работе рассматривается возможность использования гидрофобного песка, что является актуальным направлением в решении некоторых экологических проблем.
Объектом исследования является песок различного происхождения.
Предметом нашего исследования являются характеристики, свойства песка и способы его использования.
Целью данного исследования является изучение песка.
Цель работы предполагает постановку и решение следующих задач:
1. Изучение состава, разновидностей и особенностей песка.
2. Изучение способов добычи и использования песка.
3. Определение размера песчинок с побережья таганрогского залива
4. Определение оптимального количества воды для создания песчаной скульптуры
5. Изучение влияния состава воды на прочность песчаной фигуры
6. Изучение свойств кинетического и гидрофобного песка
7. Исследование фильтрующих свойств песка
8. Создание песочных часов из поручных средств
В работе были применены следующие методы исследования:
1. Сбор и анализ информации.
2. Наблюдение.
3. Проведение экспериментов.
1. Происхождение и состав песка
Это вещество относится к рыхлым зернистым горным породам. Песок – это в прошлом вулканические породы, которые когда-то с извержением вулканов попали на земную поверхность. Солнце, ветер и вода превратили эти материалы в сыпучее вещество, или песок. Поэтому, исследуя песок, можно изучать и то, что находится глубоко под землёй. В основном песок образуется из такого материала, как кварц. Этот вид песка является наиболее прочным. Однако чистый кварцевый песок встречается очень редко. Обычно в состав песка входят золото, железо, кальций, сера, магний, но только в очень маленьких количествах. Если в емкость с песком налить воды, а потом слить ее, то можно убедиться что вода мутная, это значит что в состав песка входят примеси растворимые в воде, это гипс, глина, ил, пыль, перегной, разлагающиеся остатки растений и другие вещества.
Размер частиц, песчинок зависит от вида песка и колеблется от 0,1 до 5 миллиметров.
Виды песка:
· Речной, морской. Его состав и форма обусловлены длительным воздействием воды. Из-за этого поверхность крупинок такого песка очень гладкая.
· Горные пески и пески, которые покрывают поверхность оврагов. Форма песчинок угловатая, поверхность негладкая, неотшлифованная.
· Пески дюн и барханов. Эти рыхлые горные породы состоят, пожалуй, из самых мелких зёрен.
Песок из разных мест отличается не только размером, но и цветом песчинок, что обусловлено различными веществами входящими в его состав.
1. Pfeiffer Beach, Калифорния, США.
Фиолетовый цвет песка получается в следствии преломления солнечных лучей в мельчайших частицах минерала спессартин, содержащих марганец и свинец.
2. Golden Bay Beach, Гозо, Мальта
По преданию именно здесь некоторое время жил герой древнегреческих мифов Одиссей, попавший в плен к чарам царицы Калипсо (второе название острова Гозо - Калипсо). Песок здесь имеет оранжевый цвет благодаря местным горным породам.
3. Papakolea Beach, Гавайи, США
Красивый насыщенный зеленый цвет песку этого пляжа придают кристаллы хризолита (полудрагоценного камня).
4. Elafonisi, Греция
Розовый цвет этому пляжу придают обломки ракушек и кораллов.
5. Kokkini Paralia, Санторини, Греция
Красный песок и красные скалы острова получили такой необычный цвет от входящего в их состав красного известняка.
6. Punaluu Beach, Гавайи, США
Черный песок этого пляжа - результат деятельности вулканов. Он состоит из базальтовой крошки. Этот песок считается самым черным в мире.
7. Hyams Beach, Австралия Белый песок этого пляжа занесен в "Книгу рекордов Гинесса" как самый белый и чистый песок в мире. Он такой мелкий, что по фактуре больше напоминает муку, чем песок.
2. Использование песка
Основная сфера применения песка – строительство жилых домов и различных других зданий, создание асфальтового или бетонного полотна и так далее. Любые масштабные работы, такие как строительство автостоянок, аэродромов, полигонов, требуют использования этого строительного материала.
Кроме того, пески применяются в медицине (морской и кварцевый), в сельском хозяйстве (нормализация состава почвы), в жилищном хозяйстве (для посыпки дорог в зимний период).
С помощью песка создаются напольные покрытия и сварочные элементы. Песком счищают покрытия с металлов и делают матовым стекло. Песок используется и в искусстве.
Например, в Китае существует целое направление живописи – создание из песка, слоями уложенного в стеклянный сосуд, картин. Можно встретить целые песочные истории, записываемые на видео – песочная анимация. Для ее создания используется прозрачный стол с подсветкой и сам песок. И, наконец, самое привычное творение из сыпучего материала – песочная скульптура, знакомая каждому еще с детских башенок и песочных замков. Не редко проводятся целые конкурсы на лучшую песочную скульптуру. Скульптуры делают в одиночку и группами. Но увы, подобная красота недолговечна.
Так как песок очень широко используется, то и добывать песка нужно очень много. Как же его добывают? В промышленном масштабе это делают несколькими способами. Наиболее распространенный – это так называемый подводный способ добычи. Он используется для разработки месторождений, которые находятся под водой, на дне рек и других водоемов. Такой метод предусматривает добычу песка с помощью землесосных снарядов. Это специальные установки, расположенные на плавучих средствах - понтонах (такие понтоны передвигают используя тросы, а фиксируют с помощью якорей). Горло землесоса опускается на дно и всасывает песок вместе с водой. Далее поднимаемый донный материал дробится, в измельченном виде подается на берег, а вода снова стекает в водоем. Песок, добытый под водой, называют еще намывным. Он отличается высокой степенью очистки. А его высокое качество определяет, как используют песок из водоемов – он служит отличным стройматериалом.
Но песок встречается не только в реках и морях. Огромное его количество располагается прямо под нашими ногами, немного ниже поверхности почвы. Для добычи такого материала используют карьерный способ - слои грунта снимают бульдозерами, а сам песок добывают экскаваторами. В некоторых случаях такие карьеры затапливают и используют уже известный подводный способ добычи. Или наоборот, подтапливаемые карьеры осушают от подземных вод. Карьерный песок имеет не такую высокую степень очистки, как намывной. Он обычно крупнозернистый и содержит крохотные осколки камней, глину и пыль. Поэтому его просеивают, получая песок нескольких классов. Первый класс - более чистый, имеет лучшую прочность сцепления и поэтому используется в бетонных конструкциях и цементном растворе. А второй класс чаще служит для создания основ под фундамент или тротуарную плитку.
3. Эксперименты с песком
3.1. Определение размеров песчинок побережья таганрогского залива
Для решения этой задачи я взял песок с центрального пляжа г. Таганрога. Так как в песке было много ракушек и мусора, то я предварительно песок просеял через мелкое сито для муки. Далее щепоть песчинок перенес на лист белой бумаги и с помощью кисточки и иголки выложил из песчинок ряд. Песчинки я добавлял и удалял, так, что бы длина ряда составила ровно 1 см. Пересчитав количество песчинок в ряду, я выяснил, что ряд длиной в 1 см состоит из 20 песчинок, следовательно, размер одной песчинки 1/20 см, что можно представить как 10/20 мм = 1/2 мм. На основании вычислений можно сделать вывод, что в среднем размер песчинки с пляжа таганрогского залива составляет половинку миллиметра, что вполне характерно для морского песка.
3.2. Определение необходимого количества воды для создания песчаной скульптуры
Все в детстве играли с песком на берегу моря или в песочнице и опытным путем выяснили, что если взять слишком сухой или слишком мокрый песок, то фигурка из песка, которую делают с помощью формочки, не получится. Так сколько же надо взять воды? Для эксперимента я взял два пластиковых стакана, в один насыпал сухого песка, а в другой набрал воды (в обоих стаканах уровень был одинаков и немного не доставал до края). Затем я измерил с помощью мерного стакана объем воды – он составил 250 мл. Воду из стакана я перелил в стакан с песком. Удивительно, но, несмотря на то, что оба стакана были практически полны, вся вода поместилась в стакане с песком. Это объясняется тем, что песчинки прилегают друг к другу не так плотно как частицы воды и вода как раз заполнила все эти промежутки. Далее из стакана с песком и водой я слил воду и измерили ее объем – он составил примерно 190 мл. Следовательно, воды в песке осталось 60 мл. Если сделать песчаную фигурку с таким содержанием воды, то она не получится – развалится, так как воды слишком много. Тогда я решил брать половину от этой величины, то есть 30мл.
При проведении эксперимента с таким количеством воды выяснилось, что песчаная фигурка держит форму замечательно, следовательно, будем считать этот объем оптимальным. 30мл это примерно 1/8 часть, поэтому можно сделать следующий вывод: при создании смеси песка и воды для песчаных фигур необходимо примерно на 8 частей песка брать 1 часть воды.
3.3. Влияние состава воды на прочность песчаной фигуры
Узнав оптимальное количество воды для создания песчаной фигуры, я решил продолжить исследование и посмотреть, как влияет на ее прочность состав воды. Для эксперимента я выбрал бутилированную питьевую воду, соленую морскую воду и сладкую воду, полученную путем растворения сахара в питьевой воде.
Перед экспериментом была выдвинута гипотеза, что крепче всего должна оказаться смесь на сладкой воде, так как из опыта знаем о «липких» свойствах сладкой воды. Были сделаны три одинаковые фигурки, которые находились в одинаковых условиях и по истечении почти 2х суток я заметил значительные разрушения у фигурок с пресной и морской водой и незначительные у фигурки с сладкой. Следовательно, выдвинутая гипотеза подтвердилась. Проделав этот эксперимент мне стало интересно какие еще бывают составы для фигурок из песка.
3.4. Самодельный кинетический песок
Кинетический песок – это оригинальный современный состав, разработанный в Швеции. Он может использоваться для развлечения или в ходе учебного процесса. Необычное вещество состоит из 98% натурального песка и безопасного связующего. Оно имеет мягкую приятную консистенцию, которая создает ощущение текучести массы, хотя внешне напоминает обыкновенный мокрый субстрат. Из него можно строить куличики, башенки, катать шарики и колбаски (как из пластилина). Он режется ножом и сохраняет форму, сделанную по трафаретам.
Для того что бы сделать кинетический песок своими руками нужно взять: подготовленный (промытый) кварцевый песок – 5 чашек; кукурузный крахмал или мука – 2,5 чашки; вода – 1 стакан. Рецепт кинетического песка: в чистое блюдо насыпать песок и крахмал. Тщательно перемешать. В основной состав добавить воду и довести массу до однородной консистенции. Я сделал кинетический песок согласно указанному рецепту. Действительно песчаные фигурки из такого песка имеют отличную форму, и песок ведет себя больше как пластилин, нежели как обычный песок.
Продолжая искать информацию про необычные пески, я познакомился с совершенно необычным – гидрофобным песком.
3.5. Гидрофобный песок
Гидрофобный песок был изобретен в Объединенных Арабских Эмиратах. Чтобы понять его природу, необходимо изучить определение гидрофобности. Что такое гидрофобность и в чем ее отличие от гидрофильности? Эти два взаимосвязанных понятия применимы к любым веществам и материалам. Они отвечают за то, насколько те легко или не очень вступают в контакт с водой. На материалах с гидрофильной поверхностью капля воды растекается полностью и впитывается. Гидрофобная поверхность отталкивает каплю воды и не дает ей проникать внутрь.
Чтобы получить гидрофобный песок, я обрызгал тонкий слой песка особым средством, который используется для защиты обуви от воды. После обработки песок утратил гидрофильные свойства, то есть перестал впитывать пролитую на него воду, она стала собираться в шарики на его поверхности.
Ежегодно в мире умирают около полутора миллионов человек вследствие нехватки чистой воды, пригодной для употребления. Происходит это из-за того, что более 80 % всех водных ресурсов уходит на полив почв в пустынных районах нашей планеты. Ученые предлагают использовать гидрофобный песок в качестве водонепроницаемого разделительного слоя между плодородной почвой, в которой выращиваются растения, и всеми остальными толщами грунтов. Данный слой позволит сократить количество поливов в день с 5 раз до одного, потому что вода будет не уходить на глубину, а питать корни.
С другой стороны, вода, уходящая в почву и просачиваясь глубже тоже очень важна, так как она является источником родников, питающих реки и моря. Многие сталкивались с родниками, и всякий удивлялся чистоте и приятному вкусу родниковой воды. Почему же она так отличается от речной или водопроводной?
3.6 .Фильтрующие свойства песка
Я предположил, что когда, например дождевая вода просачивается в почву, она может просачиваться и сквозь песчаные слои, находящиеся под слоем почвы. Проходя через них, частички грязи задерживаются песком, и дальше проходит очищенная вода, пока не достигнет глиняного и каменистого слоя. Этот процесс мы с мамой решили проверить с помощью эксперимента.
Мы взяли маленькую бутылочку из-под питьевой воды, обрезали у нее горлышко, а в донышке проделали отверстия. Свернув марлю в несколько слоев, мы поместили ее в бутылку с отверстиями. Расположив бутылку в небольшой емкости, мы налили в нее грязную воду, взятую из лужи возле летнего душа. После того как вода прошла сквозь марлю стало заметно, что отфильтровались только крупные частички грязи и мусора, а цвет воды практически не изменился. Далее мы в бутылку с отверстиями поместили новую марлю, а сверху ее засыпали чистым сухим песком. Воду из той же лужи пропустили теперь через песчаный фильтр – она стала гораздо светлее, но все же не полностью чиста.
Тогда мы все повторили и еще раз пропустили эту воду через заново сделанный песчаный фильтр. На этот раз вода получилась абсолютно прозрачной! Но пить мы ее все-же не стали, так как безопасно пить можно только кипяченую воду.
Можно сделать вывод, что наша гипотеза подтвердилась, и песок действительно обладает замечательными фильтрующими свойствами.
3.7. Песочные часы
Подробно изучив свойства песка, мне захотелось из песка сделать что-нибудь полезное, например – песочные часы. Мы с мамой взяли две маленькие пластиковые бутылочки и обрезали их, оставив только горлышки и донышки. Из кусочка пластика вырезали кружок по размеру горлышка бутылки и проделали в нем меленькое отверстие. Прикрепив с помощью скотча этот кружок к горлышку бутылки, мы насыпали чистый, просеянный песок в получившуюся «воронку». Засекая секундомер, мы отмерили количество песка, просыпавшегося сквозь отверстие в воронке за 2 минуты. С помощью скотча скрепили донышки и горлышки двух воронок, так что бы получились две маленькие бутылочки, у одной из них отверстие горлышка закрыто пластиком с отверстием, у другой нет. Во вторую бутылку насыпали отмеренный песок и соединили бутылочки горлышками друг с другом. Всю конструкцию закрепили скотчем.
Получились самодельные песочные часы на две минуты. Это очень нужная, и полезная вещь, когда загораешь на пляже. Можно засекать время проведенное на солнце что бы не получить солнечный ожог.
Заключение
В ходе исследовательской работы я познакомился с происхождением песка, составом и видами песка. Изучил способы добычи и использования песка в жизнедеятельности человека. Измерил размер песчинок с побережья таганрогского залива. Проводя эксперименты, я изучили такие свойства песка как сыпучесть и гидрофильность. Определил оптимальные пропорции песка и воды для создания песчаных фигур, а так же познакомился с различными составами для создания песчаных фигур и сделал самостоятельно кинетический и гидрофобный песок. С помощью эксперимента я доказал фильтрующее свойство песка и сделал песочные часы из подручных материалов.
Проведенное исследование показывает, что даже такой обычный, всем с детства привычный песок, при глубоком изучении, может раскрыть множество тайн окружающего мира и очень важно беречь его, так как он является важной частичкой в экологическом балансе земли.
Список используемых источников:
1. Сборник информационных и нормативных материалов "Условия труда на геологосъемочных работах" Москва, ФГУНПП «Аэрогеология», 2004 г.
2. Чёрные пески Азовья // Наука и жизнь. — 2011. — № 11. — С. 62-63.
3. Места и способы добычи песка [электронный ресурс] http://coroma. ru/aktualno/mesta-i-sposoby-dobychi-peska. htm
дата публикации 28.02.15
4. Живой (кинетический песок) [электронный ресурс] http://stranamasterov. ru/node/900225 дата публикации 10.03.15
5. Гидрофобный песок. Изобретение которое спасет человечество [электронный ресурс] http://fb. ru/article/175044/gidrofobnyiy-pesok-izobretenie-kotoroe-spaset-chelovechestvo дата публикации 21.03.15
6. Почему песок на море отличается от песка в песочнице? [электронный ресурс] http://www. tavika. ru/2014/09/sand. html дата публикации 16.09.14
