V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование свойств материалов одежды для спорта и активного отдыха

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Паламарчук П.Д. 1

---

1МАОУ "Гимназия №16" г. Уфы

Козлова  М.А. 1Рачинская  М.В. 1

---

1МАОУ "Гимназия №16" г. Уфы

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Я уже четыре года занимаюсь футболом. Каждый раз, выходя на поле, мы с ребятами по команде надеваем специальную спортивную одежду. Мне стало интересно, для чего необходимо переодеваться в спортивную одежду? Способна ли спортивная одежда влиять на физическое состояние спортсмена и его достижения?

Тема, выбранная мной, является актуальной, потому что большое количество людей занимается спортом и даже имеет для этого специальную спортивную одежду. Однако ребята младшего возраста зачастую не знают, чем отличается спортивная одежда от повседневной, не задумываются над важностью смены одежды при занятиях спортом и отдыхе.

Цель работы: изучить некоторые свойства материалов спортивной одежды и сравнить их со свойствами тканей для повседневной одежды.

Наша гипотеза: свойства тканей спортивной одежды и одежды для активного отдыха отличаются от свойств тканей для повседневной и домашней одежды.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить литературу по вопросу;

С помощью физических экспериментов изучить некоторые свойства тканей для спортивной одежды и сравнить их с тканями для повседневной одежды;

Проанализировать полученные результаты и свойства тканей для спортивной одежды с точки зрения активного поведения спортсменов;

Сделать выводы и дать некоторые рекомендации.

Объекты исследования: образцы тканей разной одежды.

Методы исследования: теоретический, эмпирический и практический.

Глава 1. Спорт и спортивная одежда (Литературный обзор) 1.1. Значение спорта в жизни человека.

Спорт играет важную роль в жизни человека. Он может объединять людей, знакомить их между собой. Спорт укрепляет здоровье, характер и даже умственные способности человека. Развивает в спортсмене такие навыки как скорость, ловкость, реакция, координация, выносливость, терпение и сила. Но, не смотря на все положительные моменты, люди придают разное значение спорту, и есть люди, которые спорт не любят и им не занимаются [1].

Что бы понять какое примерно количество людей занимается спортом, а какое нет, мы провели социальный опрос, в котором приняли участие 50 человек взрослых, в возрасте от 19 до 66 лет и 100 человек детей, в возрасте от 4 до 16 лет. Один из вопросов социального опроса звучал так: «Занимаетесь ли Вы спортом или туризмом?» (таб.1.1).

Таблица 1.1.

Проведенный опрос показал, что людей, которые занимаются спортом, горазда больше, чем тех, кто им не занимается, и среди взрослых и среди детей. При этом специальная одежда для этого есть также у большинства опрошенных. «Есть ли у Вас специальная одежда для спорта, туризма и активного отдыха?» спрашивали мы, результаты отразим в таблице (таб.1.2).

Таблица 1.2.

1.2. Влияние спорта на организм человека.

Во время занятий спортом:

Укрепляется опорно-двигательный аппарат: увеличивается объём мускулов, человек становится более сильным, кости скелета становятся более крепкими.

Укрепляется и развивается нервная система. Это происходит за счёт: увеличения ловкости, быстроты, улучшения координации движений.

Улучшается работа сердца и сосудов.

Улучшается работа органов дыхания.

Меняется отношение к жизни. Физически активные люди более жизнерадостны, менее подвержены резким сменам настроения, раздражительности, депрессиям и неврозам [2].

1.3. Одежда для спорта обычная или специальная?

Сегодня существует специальная спортивная одежда практически для любого вида спорта. А 200 лет назад в качестве одежды для спортивных занятий использовалась более менее удобная и практичная повседневная одежда. Мужчины закатывали рукава рубашек и штанины брюк. Но все же, это было не совсем удобно.

Создание спортивной одежды и обуви в наши дни поставлено на научную основу. Современная экипировка для спорта и активного отдыха значительно отличается от обычной повседневной одежды тем, что:

1. Надежно предохраняет спортсменов от повреждений и травм.

Так, например, в начале 20 века, костюмы для игры в хоккей напоминали обычные трикотажные трико. Однако, в начале 1920-х гг. хоккей стал жестче, и к одежде были прибавлены щитки для защиты рук и голеней, а в 1950-х гг. - шлем с решетками.

2. Удобная, не сковывает движений и помогает спортсменам повышать свои результаты.

Например, установлено, что плотно облегающая тело одежда в велосипедном и конькобежном спорте дает дополнительный выигрыш в скорости до 10% [ 3].

3.Изготавливается из специальных тканей:

- легких, стойких к ветру и морозам;

- позволяющих коже дышать, обеспечивающих хороший теплообмен.

Важное значение имеют теплозащитные свойства одежды, ее гигиенические свойства (воздухопроницаемость, испаряемость, водоемкость, гигроскопичность, гибкость и др.).

Обычные материалы справиться с такими задачами не способны, поэтому на помощь приходят специальные технологии.

1.4. Характеристики тканей спортивной одежды.

Ткани, из которых изготавливается спортивная одежда, прежде всего, должны обеспечивать спортсмену сохранение теплового равновесие в организме. Это значит, что спортсмену, во время занятий спортом не должно быть холодно или жарко, он не должен сильно потеть.

Теплозащитные свойства одежды зависят от теплопроводности тканей. В толстых и пушистых тканях между волокнами имеется много пор, где задерживается воздух, поэтому они плохо проводят тепло. Это мех, шерсть, фланель. Такие ткани обладают высокими теплозащитными свойствами. Низкими теплозащитными свойствами обладают гладкие и плотные ткани.

При недостаточной вентиляции пододежного пространства – воздухопроницаемости тканей, у спортсмена ухудшается самочувствие и работоспособность. Хорошей воздухопроницаемостью обладают пористые и толстые шерстяные, трикотажные ткани. Низкая воздухопроницаемость у одежды из плотного хлопчатобумажного материала, капрона, у прорезиненной одежды.

Испаряемость - способность отдавать влагу путем испарения. Быстрее высыхают тонкие и гладкие ткани. Шерсть теряет воду медленнее, чем хлопчатобумажная ткань, поэтому и меньше охлаждает тело. Это свойство особенно важно учитывать при спортивных нагрузках в условиях высокой температуры воздуха.

Водоемкость - способность материала задерживать влагу. При намокании одежды увеличивается ее теплопроводность. Поэтому одежда после дождя или пропитывания потом сильнее охлаждает тело.

Гигроскопичность - способность ткани поглощать водяные пары (пот и влагу). Высокая гигроскопичность материалов позволяет поглощать пот с поверхности кожи, одновременно сохраняя на достаточном уровне теплозащитные свойства. Самой высокой гигроскопичностью обладают шерстяные и трикотажные ткани. Большинство синтетических тканей негигроскопичны [4].

Для спортивной одежды необходим как можно более мягкий и гибкий материал. К таким материалам относится биэластик. Эта новая ткань изготовляется из полиуретановых смол. Она крепка, эластична, может растягиваться почти на четверть своей длины, хорошо пропускает воздух. Биэластик — очень легкая ткань, костюм из нее весит всего несколько десятков граммов.

В настоящее время в спортивной одежде широко используются ткани из искусственных волокон и синтетических материалов. Синтетические ткани относительно дешевы и обладают рядом ценных свойств: легкостью, прочностью, стойкостью к различным воздействиям. Основным недостатком большинства из них является низкая гигроскопичность.

Современная спортивная одежда, как правило, изготавливается из эластичных тканей с высокой воздухопроницаемостью, хорошо впитывающих пот и способствующих его быстрому испарению.

Глава 2. Практическая часть

Объекты исследования: образцы тканей одежды.

Используемое оборудование: высокие стеклянные стаканы с водой; мерный стакан (цилиндр); шприц на 10 или 12 мл без иглы; весы (до 200 г); секундомер; часы; ножницы; спички или зажигалка; линейка; бумажные кружки, нарезанные дыроколом; пластмассовая накладка для стола.

Методики выполнения эксперимента: 2.1 Установление природы тканей по характеру их горения.

По характеру горения можно установить природу образца ткани (волокон). Натуральные ткани горят с соответствующим запахом (хлопок с запахом жженой бумаги, шерсть - с запахом жженых перьев). После горения хлопка остается серый пепел, а после горения шерсти хрупкий черный шарик, растирающийся в порошок. Синтетические материалы обычно не горят, а плавятся, образуя твердый шарик [5].

Образец ткани поджигали спичкой или зажигалкой и отмечали изменения.

Результаты заносили в таблицу и делали вывод о природе материала - натуральный или синтетический.

2.2 Смачиваемость тканей.

О смачиваемости тканей судили по поведению капли воды на поверхности образца. Для этого на образец ткани из шприца на 10 мл без иглы наносили 1 каплю воды и наблюдали за ее формой и поведением (оставалась на поверхности в виде капель или растекалась по поверхности ткани и/или впитывалась в нее) (рис.2.1).

Рис. 2.2.1 Виды смачивания поверхностей водой [6].

2.3 Капиллярный эффект и ткани.

Для опыта использовали для каждого образца два стакана, образец каждой ткани размерами примерно 25см*30 см, воду.

Наполнили один стакан водой, второй оставили пустым. Приготовили из образцов тканей мостики - свернули ткань, чтобы получилась многослойная трубочка. Один конец ткани опустили в стакан с водой, второй - в пустой стакан, чтобы между ними получился мостик из ткани. Наблюдали, когда уровень воды сравняется в обоих стаканах. Время, за которое это произошло, заносили в таблицу. Опыт качественный, сравнительный.

2.4 Скорость высыхания тканей.

Квадратные образцы одинакового размера взвешивали в сухом состоянии. Затем намочили водой, отжали руками, чтобы вода не капала при сушке и взвесили. Повесили сушить в вертикальном, полностью расправленном, состоянии и взвешивали каждый час. Эксперимент продолжали до полного высыхания, о котором судили по массе образца.

2.5 Статическое электричество и ткани.

Когда мы трем линейку о шерстяной свитер, на нее перескакивают крошечные заряженные частицы. Они создают статическое электричество, под действием которого бумага притягивается к линейке.

Мы оценили величину заряда, который создают образцы разных тканей (разной одежды).

Дыроколом сделали бумажные кружочки и разбросали их по накладке для стола. Энергично терли линейку об образец ткани или материала в течение 15 секунд (по таймеру). Затем проводили заряженной линейкой над бумажными кружочками на высоте около 1 см (самих кружочков не касались). Снимали с линейки прилипшие к ней в результате действия статического электричества кружочки и считали их. Повторяли опыт с одним образцом 5-8 раз, каждый раз снимая заряд с линейки (ударяли о край стола или по накладке на стол, затем медленно проводили вдоль линейки рукой). После каждого измерения и снятия заряда проводили тест на наличие зарядов на линейке - снова проводили ее над бумажными кружочками. Если на линейку не прилипали бумажные кружочки, то проводили следующее измерение. Если прилипали, то повторяли процедуру снятия заряда еще раз.

Так повторяли эксперимент с каждым образцом ткани (одежды) [7]. Результаты заносили в таблицу.

Глава 3. Результаты и их обсуждение

Для комфортных занятий спортом необходима удобная одежда, не сковывающая движений, причем она должна быть еще и из определенного материала, который позволит коже дышать, обеспечит хороший теплообмен, подходить к погодным условиям и сезону.

На сегодняшний момент существует очень большой выбор материалов для спортивной одежды. Они бывают как из натуральных компонентов, так и искусственного происхождения, но в основном используют смеси волокон [8].

Мы подобрали 18 предметов одежды для спорта и активного отдыха, изучили некоторые их свойства и сравнили их с повседневной одеждой.

3.1 Природа материалов для спортивной одежды.

Для начала мы исследовали природу материалов спортивной одежды.

Ткани бывают натуральные и синтетические. Известно, что шерсть и хлопок - это натуральные ткани, из которых делают многие предметы одежды[9].

Хлопок – один из самых популярных и часто используемых материалов для пошива разных предметов одежды, в том числе и спортивных костюмов. К числу его достоинств относятся: высокая прочность, устойчивость к выгоранию, отличная водо- и воздухопроницаемость, гипоаллергенность. К его минусам можно отнести относительную недолговечность [10].

Природу материалов спортивной одежды - натуральные они или синтетические - можно установить по характеру горения образцов [5]. Натуральные ткани горят с образованием пепла и характерным запахом (естественным - горелой бумаги, перьев или "паленой" шерсти), синтетические обычно плавятся с образованием темного твердого блестящего шарика, если горят, то коптящим пламенем и неприятным запахом (Приложение. Рис.1).

Оказалось, что для спортивной одежды чаще используют синтетические материалы (таб.3.1.1).

Таблица 3.1.1.

Установление природы материала предмета одежды

3.2 Отношение материалов одежды к воде.

Спортсмены активно двигаются, значит, потеют, и занимаются при любых погодных условиях (в том числе, и в дождь). Их жизнь связана с присутствием воды. Поэтому нательная одежда должна быстро отводить пот и высыхать,

а верхняя защищать от дождя и мокрого снега.

Соответственно, материал в зависимости от своих функций должен смачиваться водой или нет.

Мы установили, чтонательная одежда хорошо смачивается, т.е. хорошо впитывает влагу, а верхняя (дождевики, брюки) наоборот, не намокает, вода с нее "скатывается" (таб.3.2.1).

Эти свойства объясняются функциями разных типов одежды. Верхняя одежда должна предотвратить намокание всех остальных слоев, удерживать влагу от проникновения в более глубокие слои одежды, а нательная впитывать испарения тела, пот - отводить влагу от тела человека. Это связано с терморегуляцией и законами физики - при испарении жидкости (воды с поверхности тела после купания, пота после интенсивных физических нагрузок) температура тела понижается [11]. Система терморегуляции - одна из важнейших для живого организма. Если бы она вышла из строя, через 12 часов кровь человека нагрелась бы до температуры кипения. Эта система удивительно совершенна, в том числе, и у человека [12]. Однако влажная одежда спортсмена при активных движениях означает длительное постепенное охлаждение - теплоотдача (за счет охлаждения кожи при испарении влаги) превышает теплопродукцию (тепло, которое производит тело, чтобы его температура была постоянна).

Таким образом, если верхняя одежда не будет препятствовать проникновению влаги во внутренние слои одежды спортсмена, а нательная, наоборот, не будет смачиваться, отводить пот от тела, то это грозит спортсмену сильным переохлаждением, что опасно для здоровья.

Таблица 3.2.1.

Смачиваемость разных видов одежды

Следующий этап после того, как нательная одежда впитала лишнюю влагу (пот или легкие атмосферные осадки) - это ее высыхание, т.е. удаление влаги уже не с поверхности тела, а из материала одежды (футболки, майки). Если футболка впитала пот, но не сохнет, потери тепла телом спортсмена продолжаются.

Мы изучили водопоглощаемость (сколько воды содержит образец ткани при погружении его в воду и удаления излишков отжиманием) и скорость высыхания нескольких видов футболок (таб.3.2.2).

Таблица 3.2.2.

Водопоглощаемость и скорость высыхания нательных футболок

Оказалось, что и хлопчатобумажная ткань и образцы из спортивных футболок примерно одинаковы по массе (образцы одинакового размера весят примерно одинаково 8 граммов, образец из термобелья - 10 граммов), поглощают одинаковое количество воды (11-12 граммов, термобелье - 15 г), обладают примерно одинаковыми капиллярными свойствами (проведением воды внутри волокон, т.е. по тканевому мостику вода перетекает из полного стакана в пустой, и устанавливается равновесие за одинаковое время), но высыхают образцы из спортивных футболок быстрее - время высыхания около 2 часов, в то время как хлопчатобумажный образец высох - достиг не изменяющейся массы - за 4-5 часов. Это очень важное свойство - оно защищает спортсменов от переохлаждения.

Цифры, полученные при измерениях образца термобелья, отличаются (масса и количество поглощаемой воды больше) от тех же цифр для простых футболок с коротким рукавом. Вероятно, это объясняется более плотной и сложной структурой материала - волокна переплетаются более тесно и неравномерно по толщине полотна, ведь термобелье должно, с одной стороны, отводить влагу от тела и быстро высыхать, а с другой, сохранять тепло. Поэтому образец более тяжелый и влагоемкий.

3.3. Статическое электричество и одежда.

Если мы прикасаемся к предмету или материалу, на котором скопились электрические заряды, то может произойти электрический разряд - мы говорим, "стукнуло током".

В последнее время все больше появляется спортивной одежды, обуви, инвентаря, снаряжения и оборудования из синтетических материалов. Они обладают способностью электризоваться. Электрические заряды, концентрируясь на поверхности, притягивают к себе пылевые частицы и микроорганизмы. Статические заряды или статическое электрическое поле (СЭП) не безразличны для организма человека.

Заряды статического электричества оказывают на организм занимающихся неблагоприятное воздействие: отвлекают, раздражают, утомляют [13].

В нашем климате искусственные покрытия стадионов позволяют продлить спортивный (в частности, футбольный) сезон. Однако в обычный тренировочный день после шести часов, проведённых на синтетическом покрытии, у игроков и тренеров накапливается особая усталость, которую объясняют воздействием на организм статического электричества - при переодевании искры летят как из электрофорной машины [14]. Эту проблему решают химики - создают новые материалы для спортивной одежды.

Мы проверили 26 образцов одежды (повседневной и для активного отдыха и спорта) (таб.3.3.1) и обнаружили, что больше всего статического электричества накапливалось после натирания линейки чистой 100 % шерстью (60±5 кружочков).

Таблица 3.3.1.

Оценка статического электричества, накапливаемого на тканях разного состава. Часть 1.

Большинство предметов одежды (повседневной из натуральных, смесовых и синтетических тканей) обладало средней электризуемостью - после натирания этими предметами одежды пластмассовой линейки к ней притягивалось 30±5 бумажных кружочков.

Интересно, что термофутболки, 100 %-синтетические футболки, предназначенных для походов и занятий спортом, флисовые фуфайки практически не способствовали накоплению на линейке статического электричества. Самыми слабоэлектируемыми оказались термофутболки и 100 %-синтетические футболки. т.е. одежда для занятий спортом и активного отдыха (например, пешего туризма). К линейке после натирания ее этими предметами одежды не притягивались бумажные кружочки, их количество было 5±2 (таб.3.3.2).

Таблица 3.3.2.

Оценка статического электричества, накапливаемого на тканях разного состава. Часть 2.

Получается, что спортивная одежда практически не накапливает статическое электричество. Значит, она не "стреляется, не "искрит", спортсмен или турист, одетый в такую одежду, не будет подвержен воздействию на организм электрических зарядов, которые негативно влияют на состояние нервной системы и внутренних органов [15].

Выводы

Материалы спортивной одежды преимущественно синтетические;

Материалы спортивных футболок хорошо смачиваются водой, легкие, и сохнут быстрее, чем хлопчатобумажные футболки;

Материалы верхней спортивной одежды (дождевики, куртки, водонепроницаемые брюки) не смачиваются водой;

Материалы одежды для спорта и активного отдыха практически не накапливают статическое электричество;

Анализ литературы и экспериментальные данные показали, что спортивная одежда действительно отличается от повседневной. Над ее производством и постоянным усовершенствованием работают ученные и она не просто более удобная, а даже помогает спортсменам в достижении высоких результатов;

Рекомендации

Во время занятий спортом надевайте удобную спортивную одежду, соответствующую погоде;

Одежду из синтетических тканей, спортивную или повседневную, носить постоянно нельзя! Это не гигиенично! Тело не дышит и на коже может возникнуть раздражение.

После занятий спортом обязательно снимайте спортивную одежду и одевайте сухую, чистую повседневную одежду, что бы не переохлаждаться и не заболеть!

Заключение

Итак, цель работы можно считать достигнутой: некоторые свойства материалов спортивной одежды изучены, проведено сравнение их свойств со свойствами тканей для повседневной одежды.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие задачи:

Изучена литература по вопросу;

С помощью физических экспериментов изучены некоторые свойства тканей для спортивной одежды и проведено их сравнение с тканями для повседневной одежды;

Проанализированы и отражены в работе полученные результаты;

Сделаны выводы и приведены некоторые рекомендации.

Анализ литературы по теме показал, что над производством спортивной одежды работают ученые. И она не просто более мягкая и удобная, а даже помогает спортсменам в достижении более высоких результатов.

Основная гипотеза подтверждена: свойства тканей спортивной одежды и одежды для активного отдыха действительно отличаются от свойств тканей для повседневной и домашней одежды.

Список литературы

http://zdorovosport.ru/rol_sporta.html

http://vashsport.com/sport-i-zdorove/

Юлин М. Рубаху ближе к телу. // Химия и жизнь. -1986. -№9. -с.54.

Гигиена: учебник под редакцией Румянцева Г. И..- М., 2001.

Чертков И.Н., Жуков П.Н. Химический эксперимент с малыми количествами реактивов: Кн. для учителя. - М.: "Просвещение", 1989.

http://fizprofil.ru/load/dz/10a_f/16_02_2017/7-1-0-258

Андруз Дж., Найтон К. 100 занимательных экспериментов. Пер. с анг. С.Э. Шафрановского. - М.: ЗАО "РОСМЭН-ПРЕСС". - 2008.

http://wlooks.ru/sportivnye-kostyumy/tkani/

https://xtkani.ru/naturalnye/

http://www.vplate.ru/kostyumy-sportivnye/tkani/

https://studfiles.net/preview/2383541/page:71/

Короткова Л.И., Колгушкин А.И. Все дело в терморегуляции // Химия и жизнь. - 1980. - №2.-с.46.

http://www.newreferat.com/ref-31890-15.html

Г. Д. Качалин. Победа - у чужих ворот //Химия жизнь. -1986. -№5. - с.72.

https://mirznanii.com/a/297829/staticheskoe-elektrichestvo-ego-vozdeystvie-na-cheloveka