2.2 Сравнение прочности композитной трубки и трубки из бумаги.

Для сравнения я сделал такие же трубки из той же бумаги, но без клея ПВА. Чтобы трубки не разматывались – закрепил край бумаги скотчем.

Всего я сделал две композитных трубки, и две трубки из обычной бумаги. Стенка каждой трубки состоит из 6 слоёв бумаги. Длина трубок 10 см. Вес каждой трубки – менее двух граммов, причём композитная трубка весит всего на 1/10 грамма больше, чем трубка, сделанная без клея ПВА.

Чтобы сравнить прочность композитной и обычной трубки, их можно сжимать, бить, растягивать. Действительно, пытаясь сжать или согнуть трубки руками, сразу чувствуешь, что композитные трубки прочнее; но как в домашних, не лабораторных, условиях измерить – насколько? Ни в литературе, ни в Интернете я не нашёл описания подобного опыта.

Подумав, я решил, что в домашних условиях из всех физических воздействий наиболее доступно испытание нагрузкой. Разработал план эксперимента: положить на две вертикально установленные трубки полочку и нагружать её блинчиками от гантелей, постепенно увеличивая вес груза и записывая результаты в журнал эксперимента.

Так как полка на двух трубках устойчиво стоять не будет, я собрал экспериментальную установку, обеспечивающую устойчивость полки при нагружении (Рисунок Б.1).

Ход эксперимента:

1. С бумажными трубками. Постепенно, начав с 1 кг, увеличивал вес груза на полке. При нагрузке 6 кг трубки смялись, и полка вместе с грузом упала на пол (Рисунки Б.2-Б.8). Результаты записал в Журнал эксперимента (Приложение А).

2. С трубками из композиционного материала. Постепенно, начав с 5 кг, увеличивал вес груза на полке. (Рисунки В.2-В.19). Результаты записал в Журнал эксперимента (Приложение А). Композитные трубки выдержали нагрузку 32 кг (Рисунок В.19). Это больше, чем вешу я сам, на 8 кг! Как видно из Журнала эксперимента, эта часть эксперимента не была доведена до разрушения конструкции: после того, как вес груза на полке достиг 32 килограмма, не осталось свободных грузов, а пирамида грузов достигла такой высоты, что по соображениям безопасности я решил остановить эксперимент.

Анализ полученных результатов.

В результате эксперимента мне удалось установить, что прочность трубок из композита выше прочности трубок из простого материала более чем в 6 раз.

Две композитные трубки (из бумаги весом менее двух граммов каждая и пропитанные клеем ПВА весом 1/10 грамма) оказались способны держать на себе 32 килограмма груза. Добавление всего 1/10 грамма связующего вещества дало прирост прочности более чем в 6 раз!

Результаты эксперимента наглядно показали удивительное сочетание свойств композиционного материала – его прочности и лёгкости. Полученный мной композит обладает таким сочетанием свойств, каким не обладает ни один из его компонентов, взятый в отдельности (ни бумага, ни клей ПВА).

Заключение

Поставленная цель работы достигнута: мне удалось получить композиционный материал в домашних условиях и экспериментально подтвердить предположение о большей прочности композитов.

Выводы:

1. Композиционные материалы обладают уникальным сочетанием свойств, которых лишены составляющие его простые материалы.

2. Современные композиты дали человеку новые возможности. Уже сегодня учёные научились не только использовать преимущества этих соединений, но и создавать композиты с необходимыми индивидуальными свойствами. И в этом среди известных материалов им нет равных.

3. Не думаю, что композиты вытеснят простые материалы, но в тех областях, где к материалам предъявляются особенно высокие требования (авиация, освоение космоса, атомная энергетика и т.п.), “умные” композитные материалы будут незаменимы. Поэтому исследования и разработки новых перспективных композиционных материалов очень актуальны и нужны человеку!