Бінарний урок з фізики і матеріалознавства. Механічні властивості тканини

БІНАРНИЙ УРОК З ФІЗИКИ І МАТЕРІАЛОЗНАВСТВА

Тема: Механічні властивості тканин.

Мета:

Øформування знань про механічні властивості твердих тіл та механічні властивості тканин;

Øрозвивати уміння встановлювати причинно-наслідкові зв’язки понять фізики з професійною діяльністю кравців;

Øвиховувати культуру мови, уміння чітко, лаконічно та зрозуміло формулювати думки;

Øформувати уміння вчитися впродовж життя.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: зразки тканин (бавовняні, льняні, вовно - лавсанові  та шовкові тканини), динамометри, сантиметрова стрічка, вантаж до 1,5 кг, штатив; картки з завданнями.

Хід уроку

І. Організаційний етап

Викладач фізики: Доброго дня! Сьогодні ми проводимо бінарний урок з фізики та матеріалознавства. На цьому уроці, ми побачимо, що для оволодіння професією кравець однаково важливо володіти знаннями як з фізики так і з матеріалознавства.

Викладач матеріалознавства: Доброго дня! Оскільки теорія без практики марна, ми використаємо отримані знання сьогодні для виконання практичного завдання.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Бліц – опитування

Викладач фізики: Дайте відповіді на поставлені питання:

1.     Чи мають тверді тіла об’єм? форму?

2.     Чи можна тверді тіла стиснути? розтягнути?

3.     Що можна сказати про взаємодію молекул в твердих тілах?

4.     Які види деформації ви знаєте?

Викладач матеріалознавства: Дайте відповіді на  питання:

1.     Який агрегатний стан мають тканини?

2.     Назвіть основні характеристики тканини.

3.     Що залежить від будови тканини?

4.     Що називається максимальною щільністю тканини?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

Викладач фізики: розглянемо механічні властивості твердих тіл.

Механічні властивості твердих тіл  (матеріалів) – це здатність матеріалів протистояти деформуванню та руйнуванню, пружно й пластично деформуватися під дією зовнішніх сил.

Механічна напруга - це фізична величина, яка характеризує дію внутрішніх сил що виникають у деформованому тілі. Механічна напруга дорівнює відношенню модуля сили пружності до площі поперечного перерізу тіла: σ =  .  В  СІ  напруга вимірюється = Па.

Величина, яка характеризує здатність матеріалів протидіяти деформації одностороннього розтягу (стиску), називається модулем Юнга

(Е).

Модуль Юнга дорівнює відношенню механічної напруги до

відносного видовження, спричиненого цією напругою в напрямку її дії:    

Е = . Одиниці вимірювання модуля Юнга   . 

                ε    –    відносне    видовження,    воно    визначається    відношенням

абсолютного видовження до початкової довжини твердого тіла.

ε =  , де - початкова довжина тіла, l – довжина деформованого тіла.

σ =Е· - механічна напруга.

Види деформації: розтяг або стискання, вигин, кручення, зсув. (це питання учні розглянули самостійно).

Викладач матеріалознавства: механічні властивості тканин належать до категорії найважливіших, оскільки з ними пов’язані призначення, можливості використання текстильних матеріалів для виготовлення швейних виробів, їх зносостійкість та терміни експлуатації.

Основні механічні властивості – це міцність, подовження, зминання, драпірування, зносостійкість та інші.

Міцність – одна з найважливіших властивостей, що впливає на якість тканини. Вона характеризується розривним і роздиральним навантаженням та іншими характеристиками.

Міцність тканини залежить від міцності сировини, структури пряжі та ниток, характеру обробки. Так, тканини з товстішої пряжі, пряжі підвищеного ступеня скручування, з крученої пряжі – міцніші.

Розривне навантаження (Р_р) – це найбільше зусилля, яке витримує випробувальна смужка тканини до розриву. Розривне навантаження виражають у мН, сН, даН, кгс              

(1,02 кгс = 1 даН). 

Роздиральне навантаження (Р_розд) характеризує міцність тканини під час роздирання. Ця величина характеризує якість будови тканини…

Розривне навантаження визначають шляхом розтягування смужок тканини на розривних машинах або динамометрах. При розтягнені зразок деформується під дією навантаження, яке плавно зростає до моменту руйнування зразка. Під час випробування зразка отримають так звану діаграму деформування, яка фіксує залежність між силою Р, що діє на зразок, і деформацією ∆l (абсолютне видовження).

Подібну  діаграму можна розглянути під час вивчення фізики.

Викладач фізики: розглянемо діаграму розтягу. На малюнку показано залежність механічної напруги від відносного видовження під час розтягування.

Ділянка ОА відповідає пружній деформації – тіло повністю відновлює свої розміри (виконується закон Гука)…

Ділянка АВ закон Гука не виконується, але деформація ще пружна. Максимальна напруга, за якої ще не виникає помітна залишкова деформація, називається межею пружності σ_пр.

Якщо продовжувати розтягувати тіло то в ньому виникає залишкова деформація (ділянка ВС) – тіло залишається деформованим після припинення дії зовнішньої сили. Таку деформацію називають – пластичною.

Подальше видовження тіла відбувається майже без збільшення напруги в ньому, тому кажуть, що «матеріал тече». Ділянка СD – текучість…

Зі збільшенням деформації крива починає підніматися  й досягає максимуму в точці Е. Потім напруга швидко спадає, і тіло руйнується (точка К). Розрив настає після досягнення максимального значення напруги, що називається межею міцності (σ_м.м)…

Викладач    матеріалознавства:    межа міцності      тканини      при продавлюванні характеризує однорідність будови тканини, властивості основи та піткання. Якщо при продавлюванні сталевої кульки через зразок тканини, закріплений в динамометрі, нитки основи й піткання обриваються водночас, таку будову вважають доброю; якщо спочатку обривається одна система ниток, а потім інша – така будова недосконала…

Подовження тканини – це збільшення довжини тканини в момент дії на неї розтягувальних зусиль. Визначають подовження в міліметрах (абсолютне подовження) або у відсотках (відносне подовження):                 ε  = ·100%,  де l – довжина зразка в момент розриву.

Подовження тканини майже прямо залежить від властивостей волокон, структури пряжі, та характеру обробки…

Зминальність — здатність тканини після деформації стискання і згинання утворювати і зберігати зморшки і заломи. Якщо заломи чітко видно і вони довго не розправляються, то тканина має високу зминальність. З такої тканини не шиють вироби складного крою та зі складками. Зминальність залежить від пружності й еластичності волокон тканини, ступеню скрученості пряжі, характеру обробки тканини.

Зминальність тканини визначають за допомогою спеціальних приладів або стискуванням тканини рукою і візуальною оцінкою.

Драпірувальність – це показник м’якості тканини та її здатності утворювати симетрично спадаючі складки. Добру драпірувальність мають тканини з натурального шовку, шпателя та деяких штучних волокон.

Зношення і зносостійкість – показники, що характеризують зміни зовнішнього         вигляду       і         структури   поверхні     тканини. Причинами зношування є механічні, фізико-хімічні та біологічні фактори, які діють на виріб у процесі ношення, чищення, прання, а також вплив світла, вологи, температури повітря.

Зносостійкість нових швейних матеріалів досліджують шляхом експериментального носіння. З досліджуваних тканин шиють партію одягу і віддають для випробування певній групі людей. Через деякий час у лабораторних умовах визначають окремі фактори зносостійкості тканини. За отриманими результатами вирішують, чи доцільно запроваджувати у виробництво ту чи іншу тканину.

ІV. Закріплення  нових знань та умінь

Викладач фізики: проведемо дослідження деяких механічних властивостей тканини. Для цього пропоную вам розділитися на 4 групи. Кожна група отримує картку із завданням та обирає необхідне обладнання для проведення дослідження. Кожна група досліджує лише один вид тканини, а саме: 

1   група досліджує зразки бавовняної тканини, 

2   група досліджує льняну тканину, 

3   група досліджує вовно - лавсанові  зразки тканини,  4 група досліджує шовкову тканину.

У разі необхідності викладачі фізики та матеріалознавства допомагають учням виконати практичне завдання.

V. Підведення  підсумків уроку

Викладач фізики: рекомендує учням самостійно підбити підсумок уроку та відповісти на питання:

-    Які поняття фізики, вивчені сьогодні на уроці, тісно пов’язані  з поняттями матеріалознавства?

-    Що вам найбільше запам’яталось на уроці?

-    Як ви думаєте, чи потрібні знання з фізики для вивчення вашої професії? Якщо так, то де вони використовуються?

VІ. Домашнє завдання:   

-    Фізика:  §33.;  

-    Матеріалознавство: §3.7.