Изучение свойств кварцевого песка, как инструмента для песочной анимации

XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2021

Изучение свойств кварцевого песка, как инструмента для песочной анимации

Павлюченко Д.А. 1
1МБОУ "Гимназия № 7 "Ступени"
Лаврова А.А. 1
1МБОУ "Гимназия № 7 "Ступени"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

КВАРЦЕВЫЙ ПЕСОК - действительно удивительный материал, знакомый нам с самого детства. Его свойства завораживают. Текучий в сухом состоянии и обретающий строгую форму при контакте с водой.

Мне всегда нравился песок. Он ассоциируется с летом, солнцем, морским пляжем. Всегда хочется задержать лето подольше. Я очень обрадовалась, когда мне предложили занятия в Студии детской анимации "K.I.D.-Studio" в технике sandart (песочная анимация). Это особый вид рисования тончайшим песком на световом столе, главным инструментов в котором выступает сухой песок. Это необычный вид искусства, здесь нет цветных красок. Но, благодаря удивительным свойствам песка, рисунок получается объемный и словно живой. Он постоянно трансформируется, перетекает из одного в другой. И сегодня вы сможете сами в этом убедиться.

Sandart - это не только стиль анимации, но и прекрасная релаксирующая техника, один из компонентов арт-терапии. Песок прохладный и тяжелый, его хочется рассматривать, перебирать пальцами мелкие крупинки. Наблюдать как он пересыпается из руки в руку.

В своей исследовательской работе я решила расширить свои знания о материале, с которым я работаю. Работа актуальна и может быть применима в школе как дополнительный материал к занятиям.

Цель исследования: Изучить песок: его происхождение, виды, применение. Подобрать идеальный по структуре и свойствам песок для песочной анимации в технике sandart, используя разные образцы песка. Провести опыт по созданию песка в домашних условиях и применить его к технике sandart.

Задачи:

1. Узнать что такое песок?

2. Познакомится с разными видами песка.

3. Выяснить, где применяется песок?

Гипотеза исследования: Если песок является химическим соединением, возможно ли провести химический опыт по его изготовлению в домашних условиях с применением подручных материалов и применить его к технике sandart?

План исследования:

Ознакомиться с информацией про песок.

Подобрать идеальный по структуре и свойствам песок для песочной анимации.

3. Подготовить все необходимое для проведения опыта.

4. Провести опыт.

5. Сделать выводы.

1. Теоретическая часть

1.1 Что такое песочная анимация?

Песочная анимация (сыпучая, или техника порошка)получила широкое распространение во второй половине 20 века. Изобретателем стиля была канадский режиссер-мультипликатор Кэролин Лиф. В 1969 году она продемонстрировала публике сюжет "Песок, или Питер и Волк". Сейчас материалом для этого искусства может служить также опилки, стружки, соль, манка, какао... Но лучшим материалом по мнению психологов является все же именно песок. Как шоу песочная анимация стала развиваться с 2003 года (Сеул, Международный фестиваль мультфильмов SICAF).

Оборудование:

1. Световой стол - полупрозрачная матовая поверхность, за которой расположен источник света.

2. Песок. Это может быть крупный желтый песок, мелкий песок (которым я обычно рисую), песок цвета топленого молока. Его необходимо специально подготовить: промыть в ведре с водой (для удаления пыли и грязи, до чистой воды), просушить (прокалить на противне в духовке для обеззараживания). Каждый вид песка по-своему уникален и имеет свои особенные свойства: размер песчинок, массу, цвет. При разных задачах рисования можно брать разные виды песка. Тонким песком рисунок на столе получается более контрастным и имеет больше полутонов.

Темный более контрастный. Белым рисуют зимние пейзажи. Крупным песком работаем с крупными деталями.

3. Кисти, палочки (зубочистки, бамбуковые шпажки-шампуры), предметы с фактурой, широкая кисть для сбора песка с поверхности стола.

4. Прочие сыпучие материалы - манка, соль (мелкая поваренная).

Приемы и упражнения:

1. Сыплем песок из кулачка.

2. Насыпаем линии (прозрачные и непрозрачные)

3. Имитируем узоры.

4. Точки и кружочки.

5. Засыпаем фон.

6. Рисуем по засыпанному фону.

Осваивая азы песочной анимации, мне захотелось узнать как можно больше о материале, с которым я работаю. Чтобы мои работы были особенными, узнаваемыми. Вот какие знания мне удалось почерпнуть от преподавателя, из книг, взятых в библиотеке и интернет - источников.

1.2 Что такое песок?

Что такое песок? Приятная субстанция от бежевого до темно-серого цвета. С научной точки зрения это всё же сыпучий материал неорганического происхождения, состоящий из множества мелких песчинок или фракций, осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород (Рис 1.).

Песок получается из маленьких частичек минералов, входящих в состав горных пород, поэтому в песке можно обнаружить различные минералы. В основном в песке находят кварц (по-научному вещество называют диоксид кремния или SiO2), так как он прочный и его много в природе.

Иногда песок на 99% состоит из кварца. Из других минералов в песке имеется полевой шпат, кальциты, слюда, железная руда, а также в небольших количествах гранат, турмалин и топаз. Песок на берегу озера Тургояк в Ильменском государственном заповеднике содержит крошку поделочных камней (рис.2)

А что же песок в пустынях? Песок с берега переносится ветром в глубь суши. Либо наблюдается сильное разрушение почвы при отсутствии растений, скрепляющих ее своими корнями. В некоторых случаях песок пустыни образовался в результате разрушения горных массивов. В некоторых случаях на месте пустыни в свое время находилось море, которое, отступив тысячи лет назад, оставило здесь песок.(Рис.3)

1.3 Классификация по признакам

Пески можно разделить на определенные группы по следующим признакам:

плотности;

происхождению и виду;

зерновому составу;

содержанию пылевидных и глинистых частиц, в том числе глины в комках;

содержанию органических примесей;

характеру формы зерен;

содержанию вредных примесей и соединений;

прочности.

Речные и морские пески имеют округлую форму зерен (эту форму песчинкам придают волны и течение). Горные пески чаще всего - остроугольные зерна, загрязненные вредными примесями.

Различают следующие фракции в зависимости от величины его песчинок:

пылевидный – с размером частиц менее 0,1 мм;

средней фракции – имеет диаметр от 0,1 до 0,4 мм;

крупный песок – величина песчинок от 0,5 до 1 мм;

кварцевая крошка – самая крупная фракция с размерами песчинок свыше 1 мм. (рис. 3):

1.4 Песок под микроскопом.

Это природный песок - его частицы разного размера, с неровными краями (Рис.4).

Здесь показан морской песок при многократном увеличении (Рис.5).

А это искусственный песок. Его частицы одинаковой формы, с ровными краями (Рис.6).

1.5 Виды песка

Природный песок

Речной песок - это песок, который добывают со дна рек, характеризуется высокой степенью очистки. Он представляет собой однородный материал с отсутствием посторонних включений, глинистых примесей и камушков. Очищен он естественным способом - течением воды.

Главное преимущество речного песка в том, что он представляет собой именно песок, а не песочную смесь с участием глины, земли, каменных частиц. Благодаря длительному природному воздействию песчинки обладают гладкой овальной поверхностью и размером примерно 1,5-2,2 мм.

Речной песок является довольно качественным, но в тоже время и довольно дорогим строительным материалом. Добыча речного песка производится с помощью специальной техники - земснарядов. Это нисколько не вредит экологии, а наоборот помогает прочищать русла рек. Наиболее крупный речной песок добывается в устьях пересохших рек.

Цветовая палитра добываемого песка довольно разнообразна, от темно- серого до ярко желтого. Запасы этого стройматериала в природе практически неисчерпаемы.

Всем известно, что в некоторых регионах России речной песок источник добычи  золота (Рис.7). В сказах Павла Бажова описано, как уральские старатели намывали песок, рыли "дудки" в поисках золотых крупинок ("Огневушка-поскакушка").

Морской песок – это песок, имеющий в своем составе (в сравнении с другими видами песка) наименьшее количество посторонних примесей. Чистота морского песка обусловлена местом его добычи, а также применением двухступенчатой системы очистки от посторонних включений. Первый этап очистки песок проходит непосредственно на месте его добычи, а второй этап – в пределах специальных производственных площадок. Учитывая высокое качество морского песка, его, без преувеличения, можно применять в любых строительных работах (Рис.8).

Карьерный песок - это природный материал, добываемый открытым способом в карьерах. Данный песок имеет достаточно высокое содержание глины, пыли и прочих примесей. Карьерный песок дешевле речного, что обуславливает его широкое использование. В зависимости от метода очистки, разделяют его на сеянный и мытый карьерный песок.

Карьерный мытый песок - это песок, добытый в карьере путём промывки большим количеством воды, в результате чего из него вымывается глина и пылевидные частицы. Песок может включать в себя разного рода примеси, такие как камни, земля, глина. Добыча ведётся экскаваторами в больших открытых карьерах. Песок карьерный обычно разделяется по размеру составляющих его зёрен. Он бывает мелкозернистый (частицы размером до двух миллиметров); среднезернистый (частицы размером от двух до трёх миллиметров); крупнозернистый (частицы размером от двух до пяти миллиметров). Карьерный песок имеет более грубую структуру по сравнению с речным (Рис.9).

Карьерный сеяный песок — это добытый в карьере просеянный песок, очищенный от камней и больших фракций.

Строительный песок.

В отличие от природных разновидностей искусственные пески производятся с применением специализированного оборудования путем механического или химического воздействия на горные породы.

В свою очередь, искусственные пески делятся на подвиды осадочного и вулканического происхождения.

Строительный песок может быть использован в качестве универсальной основы для изготовления разнообразных строительных материалов и цементных растворов. Такая широкая сфера применения обусловлена в первую очередь одним из специфических качеств этого материала: пористостью.

Искусственный песок имеет много плюсов по сравнению с природным песком, но есть и свои минусы, а именно: помимо сравнительно высокой цены, искусственно произведенный песок может отличаться более высокой радиоактивностью.

Перлитовые пески - производятся посредством термической обработки из дробленых стекол вулканического происхождения, именуемых перлитами и обсидианами. Имеют белую или светло-серую окраску. Используются при изготовлении элементов изоляции (Рис.10).

Кварцевые. Пески данного вида также принято называть «белыми» из-за характерного, бело-молочного оттенка. Впрочем, более распространенными разновидностями кварцевых песков являются желтоватые кварцы, имеющие в своем составе некоторое количество глиняных примесей.

В сравнении с песками естественного происхождения этот материал выгодно отличается однородностью, высокой межзерновой пористостью, а следовательно — грязеёмкостью.

Добывается кварцевые песок в карьерах. Кварцевый песок используется для создания силикатных кирпичей и силикатных бетонов, наполнителей для полиуретановых и эпоксидных покрытий, что придаёт им прочность и высокую износостойкость.

Благодаря универсальности и высокому качеству песок этого вида находит широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе, в водоочистных системах, изготовлении стекла, фарфора, в нефтяной и газодобывающей промышленности и т.д. (Рис.11).

Мраморный. Является одним из самых редких видов. Используется для изготовления керамической плитки, мозаики, а также черепицы (Рис.12).

1.6 Применение песка.

Широко используется в составе строительных материалов, для намывки участков под строительство, для пескоструйной обработки, при возведении дорог, насыпей, в жилищном строительстве для обратной засыпки, при благоустройстве дворовых территорий, при производстве раствора для кладки, штукатурных и фундаментных работ, используется для бетонного производства. При производстве железобетонных изделий, бетона высоких марок прочности, а также при производстве тротуарной плитки, бордюров.

Мелкий строительный песок используется для приготовления растворов.

Песок используется и при производстве стекла, но только один его вид – песок кварцевый. Практически полностью он состоит из диоксида кремния (минерал кварц). Чистота и однородность песка делают возможным применение его в стекольной промышленности, где важно отсутствие малейших примесей.

Менее чистый кварцевый песок используют в штукатурных (внутренних и наружных) отделочных работах. Использование его в производстве бетона и кирпича позволяет придать получаемому продукту нужный оттенок.

Строительный речной песок довольно широко применим в различных декоративных (смешивают с различными красителями для получения специальных структурных покрытий) и отделочных работах готового помещения. Он также выступает компонентом асфальтобетонных смесей, которые используются в строительстве и укладке дорог (в том числе и для строительства аэродромов), а также в процессах фильтрования и очистки воды.

Кварцевый песок используется для изготовления сварочных материалов специального и общего назначения.

Сельское хозяйство: песочные почвы идеально подходят для таких культур, как арбузы, персики, орехи, и их превосходные характеристики делают их пригодными для интенсивного молочного животноводства.

Аквариумы: Он также является абсолютной необходимостью для морских рифовых аквариумов, которая эмулирует среду и состоит в основном из арагонита коралловых и моллюсков. Песок не токсичен и совершенно безвредный для аквариумных животных и растений (Рис.13,14,15).

Искусственные рифы: песок может служить основой для новых рифов.Пляжи: правительства перемещают песок на пляжи, где приливы, вихря или преднамеренные изменения береговой линии разрушают оригинальный  песок.

Замки из песка: Формирование песка в замки или другие миниатюрные здания является популярным в городах и на пляже (Рис.16).

Анимация из песка: создатели анимационных фильмов и авторы терапевтических методик используют песок, насыпая его особыми способами на световые столы, создавая завораживающие сюжеты. Как это делаю и я (Рис.17).

2. Практическая часть

Перед нами стояла задача: подобрать идеальный по структуре и свойствам песок. Мы исследовали разные образцы песка, предоставленные нам компанией ООО "Кварцитовый завод" г. Дегтярск.

Для исследования мы выбрали 2 критерия: модуль крупности и удобство в применении на световом столе.

Понятие «модуль крупности» (используется в случаях с карьерным и речным песком). Благодаря такому показателю определяется зерновой состав, согласно которому строительный песок можно отнести по степени крупности к различным группам. Чтобы рассчитать этот модуль, килограмм сухого песка нужно поочередно просеивать сквозь различные сита, которые обладают следующими диаметрами своих ячеек: 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,315, 0,15 мм. Затем остатки необходимо взвесить в сите и сложить по особой формуле в соответствии с их содержанием.

Такая формула выглядит следующим образом:

Мкр. = (A2,5 + A1,25 + A0,63 + A0,315 + A0,16)/100,

где A2,5-A0,16 – полныеостатки, %.

Полным остатком называют процентное соотношение к полному объему просеиваемого песка на конкретном сите, если бы просеивание производилось только через него.

Крупный речной песок обладает модулем больше 2,5, песок средний имеет показатели 2,0-2,5, модуль среднего песка варьируется в пределах 1,5-2,0, самый мелкий обладает модулем в рамках 1,0-1,5. Песок, который относят в мелкую группу, мы используем для sandart.

Удобнее всего получалось выполнять рисунки мелким песком, из него получались красивые полутона.

Также мы пробовали изготовить песок для песочной анимации в домашних условиях. Для этого нам понадобилось:

клей силикатный;

уксус 70%;

емкость 2 штуки или формочки;

шприц;

фартук, перчатки.

Необходимо соблюдать технику безопасности - уксус это кислота. Опыт проводим в помещении с открытыми окнами, потому что уксус резко пахнет. Нельзя наклонятся, нюхать или что- либо пробовать. Надеваем средства защиты (Рис.18,19).

Я беру силикатный клей. В ёмкость аккуратно наливаю примерно 1/3 (Рис.20, 21).

Затем я беру уксус и наливаю в другую емкость. Примерно тоже 1/3 (Рис. 22, 23).Для забора уксуса из емкости использую шприц. Набираю примерно 10 мл. (Рис. 24, 25).

Очень аккуратно вливаю в клей уксус (Рис. 26).

Происходит реакция. Клей превращается в гель и застывает. Палочкой тщательно перемешиваю клей с уксусом (Рис. 27).

У меня получился Диоксид кремния (SiO2) - вещество, состоящее из бесцветных кристаллов, обладающих высокой прочностью, твердостью и тугоплавкостью.(Рис. 28)

В природе диоксид кремния распространен довольно широко: кристаллический оксид кремния представлен такими минералами как яшма, агат, горный хрусталь, кварц, халцедон, аметист, морион, топаз.

Опыт удался, но тем не менее, домашний песок не подошел нам для песочной анимации, его частички были слишком крупные.

На кухне у нас также нашлись манная крупа и соль, по структуре очень похожые на песок.

Рисовать манной крупой получалось хорошо. Но манка не обладала достаточной прозрачностью для создания теней (рис.29).

Рисовать солью мне не понравилось, соль слишком агрессивна для детской кожи рук (рис.30).

Речной и морской песок также были крупноваты для мелких деталей картинок. Таким песком удобнее работать взрослым людям с большими деталями рисунков.

Идеальным песком для моего Sandart я считаю песок для шиншилл фирмы "Baka-люкс": чистейший кварцевый песок, без примесей (обычный кварцевый песок для шиншилл сразу на заводе смешивается с тальком, который пылит и раздражает дыхательные пути художника-аниматора, а поэтому заведомо не подходит). Картинки из этого вида песка получаются объемные, достаточно просвечивающие, мелкие детали на них выполнялись без труда. Песок имеет сертификат безопасности, проходит систему очистки и обеззараживания, поэтому детям вполне можно с ним работать (рис. 31, 32).

Заключение.

В ходе проведенного мной исследования, я узнала что такое песок, откуда он берётся. Узнала о многообразии видов песка. И о его широком применении.

Из проведенного опыта можно сделать вывод о том, что в домашних условиях можно получить чистый кварцевый песок или диоксид кремния без примесей и окрашенный, разноцветный. Им, конечно, нельзя рисовать и он не похож на тот песок, какой я вижу во дворе и на пляже, но опыт удался!

Для песочной анимации лучше всего подходит песок для шиншилл "Вака" без примеси талька.

Когда требуется сохранить рисунок, мы можем его сфотографировать, либо снять и смонтировать видеофильм, либо зафиксировать рисунок с помощью лака для волос, распылив его слоями с расстояния от 50-10 см (на одну картинку А4 требуется почти полный флакон лака).

Наши руки пластичны, как и песок. Зная основные приемы песочной анимации, мы можем создавать удивительные шедевры. Главное условие успешной работы - выбрать правильный, подходящий именно нам материал. Я с этой задачей справилась - нашла тот самый, идеальный песок для моих будущих мультфильмов в технике Sandart.

Список литературы:

Войнова Алена Песочное рисование. Изд. 2-е Ростов н/Д: Феникс, 2014. с. 3-13.

Севедж К. Минералы и самородные металлы чёрных песков // Минералогическая энциклопедия / Под ред. К. Фрея. — Л.: Недра, 1985. — С. 178-185. — 512 с.

Рязанцев Г. Б Чёрные пески Азовья // Наука и жизнь. — 2011. — № 11. — С. 62-63.

Сафьянов Г.А., Бекман И.Н., Кармаза В.С., Рязанцев Г.Б., Федосеев В.М.: Россыпи монацитовых песков на пляжах Азовского моря как компонент радиологического риска// Весник Моск. Университета ,Сер.геогр.2008,№4,С.47-52

Интернет - источники:

http://www.neboleem.net/dioksid-kremnija.php

материалы сайта Торговой компании «Гранд Неруд» http://grand-nerud-tk.ru 

http://nerudgrup.ru/ компании НерудГруп

http://www.mir-stroyka.ru/ ООО Строй МИР

«Литвиновский карьер»www.litvinovsky.ru

www.ooo-perlit.ru компании ООО «Перлит»

www.kiev.link.ua/

www.stroyportal.ru

www.ru.all-biz.info

www.bibliotekar.ru

Приложение:

   

Рис.1-песок кварцевый речной

   

Рис.2-песок с берега озера Тургояк

 

Рис.3-песок пустыни

   

Рис.4 Природный песок под микроскопом

   

Рис.5 Морской песок под микроскопом

 

Рис.6 Искусственный песок

   

Рис.7-речной песок

 

Рис.8-добыча морского песка

   

Рис.9-добыча карьерного песка

 

Рис.10-перлитовый песок

   

Рис.11-кварцевый песок

   

Рис.12 - мраморный песок

Рис.13 Рис. 14 Рис. 15

   

Рис.16

   

Рис. 17

   

Рис. 18 Рис. 19

   

Рис. 20 Рис. 21

   

Рис. 22 Рис. 23

   

Рис. 24 Рис. 25

 

Рис. 26

   

Рис. 27 Рис. 28

Рис. 29

Рис.30

   

Рис. 30 Рис. 31

Просмотров работы: 18