VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
"Скользкая" тема
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мы живем на Крайнем Севере, где зима длится очень долго. Погода зимой бывает переменчива. Для пешеходов очень опасны дни, когда после небольшой оттепели мороз крепчает, и землю припорошит снежок. В такой гололед передвигаться по улице бывает сложно. Падение может грозить травмами различной сложности. В гололед сила трения между стопой и поверхностью земли минимальная, а значит, нужно задуматься о том, как увеличить сцепление обуви со скользкой поверхностью. Чтобы избежать неприятных последствий от прогулок на улице, стоит правильно подходить к выбору зимней обуви, уделяя нескользящим качествам обувного основания максимум внимания, или позаботиться о состоянии своих ботинок, а именно - сделать подошву менее скользкой.
Предлагаю и вам познакомиться с тем, что стало известно мне.
Цель исследования: экспериментальным путем выяснить, обувь с какой подошвой безопаснее использовать в зимнее время года при гололеде.
Предмет исследования: подошва зимней обуви.
Объект исследования: зимняя обувь.
Актуальность моей работы заключается в том, что зимой проблема передвижения по скользкой поверхности всегда доставляет массу неудобств. Лучше обезопасить себя заранее - сделать профилактику своими руками или же обратиться к мастеру.
При проведении исследования мною была выдвинута гипотеза: предположим, что обувную подошву зимних ботинок можно усовершенствовать своими руками и сделать ее с помощью различных материалов нескользкой.
Перед началом исследования я определила следующие задачи:
Выяснить, какие бывают виды обуви.
Выяснить, что противодействует скольжению.
Определить, какие материалы могут уменьшать скольжение.
Методы исследования:
1. Изучение и поиск информации из книг, в интернете.
2. Беседа со специалистами по обуви.
3. Проведение опытов с материалом.
Данная работа относится к практическим исследованиям.
Работу можно использовать в качестве дополнительного материала на уроках по окружающему миру, технологии; на занятиях внеурочной деятельности.
В качестве источников для написания работы мной использовались книги и различные интернет-ресурсы.
Теоретические основы
В современном мире люди не могут представить свою жизнь без обуви. Первая обувь была сделана из шкуры животных. (см. Приложение 1). Закреплялась она кусочками шкуры, похожими на шнурки. До середины прошлого века вся обувная подошва делалась из натуральной кожи. С тех пор многое изменилось, развитие науки способствовало появлению новых материалов для подошвы.
Подошва - одна из самых важных частей обуви, которая предохраняет ее от износа и во многом определяет срок ее службы. Именно подошва подвергается интенсивным механическим воздействиям, истиранию о землю и многократным деформациям. Особое значение имеет материал для подошвы зимней обуви, так как некоторые материалы могут трескаться и ломаться на морозе. Помимо этого, подошва не должна быть скользкой и должна способствовать сохранению тепла. Поэтому чаще всего подошва в зимней обуви более толстая. Для изготовления подошвы зимней обуви используют множество материалов.
Подошвы из полиуретана. (см. Приложение 2). Материал пористый, шероховатый. Протектор на подошве обычно не имеет четко очерченных граней и линий. Полиуретан мало весит и обладает великолепной теплоизоляцией, подошва получается очень легкая и умеренно гибкая. Но для зимней обуви полиуретан является плохим выбором – при низкой температуре он становится менее эластичным, при температурах -20 градусов и ниже трескается, ломается или даже начинает крошиться. Потеря эластичности отражается и на сцеплении со льдом и снегом, обувь начинает скользить.
Подошвы из термополиуретана.(см. Приложение 3).Материал очень плотный, гладкий на ощупь. Сама подошва обычно тонкая, а протектор имеет очень четкие грани и рисунки. Термополиуретан является износостойким материалом, его очень сложно деформировать, порезать или проколоть. Материал не скользкий, обеспечивает хорошее сцепление. Однако подошва получается тяжелой, эластичность очень низкая, теплоизоляция плохая. Обувь с такой подошвой не будет тёплой даже с меховой стелькой и увеличенной толщиной.
Комбинированная подошва. (см. Приложение 4). Некоторые производители при изготовлении подошв комбинируют полиуретан и термополиуретан. Нижний слой - из термополиуретана, а верхний - из полиуретана. Достоинства комбинированной подошвы: великолепная термоизоляция за счет пористого полиуретана, хорошее сцепление с любыми видами поверхности и устойчивость к истиранию и повреждениям за счет плотного термополиуретана. Отлично подходит для производства зимней, всесезонной обуви на толстой подошве.
Подошвы из термоэластопласта. (см. Приложение 5).Материал имеет пористую структуру внутри и более плотную и почти без пор на поверхности. Поверхность шероховатая на ощупь, местами видны поры и ямки, которые выглядят как лопнувшие пузыри. Рисунок на подошве имеет обычно неровные, как бы неаккуратные края, протектор глубокий. Внутренняя пористая структура материала обеспечивает отличную термоизоляцию и амортизацию. Обувь пружинит, носится легко и комфортно. Отлично подходит для длительных прогулок, часто используется в обуви для активного отдыха.
Подошвы из поливинилхлорида. (см. Приложение 6).Материал гладкий на ощупь, обычно полупрозрачный, тяжелый, выглядит добротно. Протектор простой, с геометрическими простыми фигурами, края не очень ровные. Подошвы из поливинилхлоридаочень износостойкие, крепкие, не деформируются и не скользят. Со временем подошва теряет эластичность, начинает трескаться.
Подошвы из этиленвинилацетата. (см. Приложение 7). Материал имеет мягкую, пористую структуру, очень лёгкий, слегка шершавый на ощупь. Подошва практически невесомая. Великолепные амортизирующие свойства, способность поглощать и распределять нагрузки, хорошая эластичность. Используется практически в любых видах обуви, кроме модельной. Несмотря на отличную теплоизоляцию, зимнюю обувь из этиленвинилацетатаделать нельзя – она не морозоустойчивая, очень скользкая, внутренняя структура пор на морозе разрушается, поэтому она начинает крошиться.
Подошвы из термопластичной резины. (см. Приложение 8). Материал является резиной, сделанной из синтетического каучука, прочнее натурального, современные технологии могут сделать её практически любой пластичности. Может быть шершавой на ощупь или абсолютно гладкой. Протектор также может быть любой глубины, линии и края очень ровные и аккуратные. Термопластичная резина обладает достаточно средними свойствами плотности и удельным весом, и это является достоинством. Подошвы из неё нескользкие, обладают хорошими амортизационными свойствами. Однако при изготовлении подошвы используется очень дорогостоящее оборудование и специальные пресс-формы для каждого размера, все это делает этот материал не очень популярным у производителя.
Подошвы из кожи, тунита и дерева. (см. Приложение 9).Данные материалы используются в современном производстве всё реже и обладают значительным количеством недостатков. Все эти материалы негибкие, тяжелые, не обладают амортизирующими свойствами, плохо сохраняют тепло, очень скользкие.
Практическое исследование
Для проведения опытов по снижению скольжения зимней обуви я изучила литературу, какими средствами лучше пользоваться во время гололеда, чтобы ходить было менее скользко, а также провела интервью с работником обувной мастерской.
Опыт 1. Натирание подошвы сырым картофелем. (см. Приложение10).
Цель: определить воздействие сока картофеля на скольжение подошвы.
Оборудование: сырой картофель, ботинки.
Описание опыта: Я очистила картофель, разрезала пополам. Подошвы зимних ботинок натерла сырым картофелем. Дождалась полного высыхания.
Вывод. При натирании подошвы сырым картофелем эффект скольжения только усилился. Было очень трудно устоять на скользкой дороге. Результат опыта отрицательный.
Опыт 2. Капроновый носок. (см. Приложение 11).
Цель: узнать, можно ли при помощи капроновых носков уменьшить скольжение.
Оборудование: капроновые носки, обувь.
Описание опыта: Я натянула поверх ботинок капроновые носки. Прошлась по снегу и по накатанной дороге.
Вывод: Результат опыта отрицательный. Носки усилили скольжение. Кроме этого, ботинки выглядели некрасиво.
Опыт 3. Наклеивание на подошву медицинского пластыря (см. Приложение 12).
Цель:узнать, можно ли при помощи медицинского пластыря уменьшить скольжение.
Оборудование: обувь, медицинский пластырь, ножницы.
Описание опыта: Для проведения опыта я предварительно очистила от пыли подошву ботинок. На поверхность подошвы приклеила медицинский пластырь. Стоит отметить, что как бы аккуратно я ни клеила пластырь, сбоку его все равно было видно, что немного портило внешний вид обуви.
Вывод. Пластырь ненадолго уменьшает скольжение. Затем шершавая поверхность становилась гладкой, так как выравнивалась снегом. Некоторые кусочки пластыря отклеивались.
Опыт 4. Наклеивание на подошву войлока (см. Приложение 13).
Цель:узнать, можно ли при помощи войлока уменьшить скольжение.
Оборудование: обувь, войлочные стельки, клей «Момент».
Описание опыта: Для проведения опыта я купила в магазине войлочные стельки соответствующего размера, наклеила их на подошву ботинок, предварительно обезжирив ее ацетоном. Через час, после полного высыхания клея, обувь прошла испытание на улице.
Вывод: На гладкой ледяной поверхности ходить было скользко.
Опыт 5. Наклеивание на подошву наждачной бумаги (см. Приложение 14).
Цель:узнать, можно ли при помощи наждачной бумаги уменьшить скольжение.
Оборудование: обувь, ножницы, наждачная бумага, клей «Момент».
Описание опыта: Лучше использовать крупную наждачную бумагу не на бумажной основе. Я вырезала два прямоугольника - на носок и на каблук. Зафиксировала их «Моментом» на подошве ботинок и на следующий день опробовала на улице.
Вывод: При ходьбе по голому льду не возникло никаких проблем. Сцепление с поверхностью отличное, можно даже бегать. А вот по рыхлому снегу ходить не стоит. Наждачная бумага быстро забивается снегом и теряет свой эффект. Также со временем наждачная бумага, как и пластырь, может отклеиться.
Опыт 6. Металлические шипы (см. Приложение 15).
Цель: выяснить, могут ли насадки на обувь с металлическими шипами уменьшить скольжение.
Оборудование: обувь, ледоходы для обуви.
Описание опыта: Простота опыта заключается в том, что не требует никаких приготовлений. Перед выходом на улицу нужно нацепить на ботинки специальные накладки.
Вывод: Передвигаться в обуви с насадками, имеющие металлические шипы и протектор, удобно, устойчивость высокая. С такими насадками я стала чувствовать себя гораздо увереннее.
Опыт 7. Профилактика (см. Приложение 16).
Цель: выяснить, могут ли набойки из прочных материалов уменьшить скольжение.
Оборудование: обувь, профилактика подошвы обуви.
Описание опыта: Я обратилась в обувную мастерскую. Там на подошвы ботинок мастер по ремонту обуви нанес специальные профилактические наклейки с антискользящим эффектом, изготовленные из полиуретана.
Вывод: Конечно, это средство полностью не спасает от скольжения, но оно оказалось достаточно эффективным, потому что поверхность подошвы-профилактики неровная, с достаточно четко выраженными бугорками, неровностями, которые не стираются долгое время. Эта поверхность, соприкасаясь с накатанным снегом и льдом, увеличивает трение, и повышает устойчивость.
Также я взяла интервью у мастера по ремонту обуви.
Мастер рассказала мне, что в настоящее время существует много видов изменения свойств подошвы обуви для наименьшего скольжения. Один из наиболее популярных - профилактика, накладка на подошву из специального материала, который дает антискользящий эффект. На каблук прибивают набойки из других материалов, более твердых, но тоже с антискользящим эффектом. Эти материалы все время обновляются, появляются новые, с лучшими свойствами. Среди этих материалов резит, спиранза, носорог и другие. Они делают обувь менее скользкой за счет ребристой упругой поверхности.
Заключение
По окончании эксперимента я получила следующие результаты: не все опробованные мною способы защищали от скольжения. Некоторые способы вообще не приводили к положительному результату. При соприкосновении со снегом наклеенные материалы теряли свой эффект, неровности забивались снегом, сглаживались. С помощью наждачной бумаги и медицинского пластыря мне удалось сделать подошву более шершавой лишь на время, но пластырь быстро отклеивается, а наждачная бумага стирается. Самым эффективным можно назвать зимнюю профилактику, то есть наклеивание рифленого покрытия на подошву. Стоимость такой процедуры зависит от количества израсходованного материала. Существенно уменьшают скольжение специальные накладки на обувь с металлическими шипами. Их можно приобрести в аптеках, спортивных магазинах и магазинах детских товаров.
Гипотеза, выдвинутая мной о том, что с помощью различных материалов можно сделать подошву нескользкой, подтверждена.
Выводы:
- сок сырого картофеля, капроновый носок и войлок не только не уменьшают скольжение, но и усиливают его;
- при наклеивании медицинского пластыря и наждачной бумаги эффект против скольжения временный и быстро проходит;
- насадки на обувь с металлическими шипами, купленные в аптеке, и профилактика, выполненная мастером в обувной мастерской, сделали обувь менее скользкой, позволяя чувствовать себя на скользкой дороге более уверенным.
Таким образом, наиболее эффективными способами, способными сделать подошву менее скользкой, являются насадки на обувь с металлическими шипами и профилактика.
Список литературы
Буровик К.А. Красная книга вещей. М., 1996.
Каминская Н.М. История костюма. М., 1986.
https://infourok.ru/issledovatelskiy-proekt-sekret-podoshvi-1418491.html
https://multiurok.ru/files/ekspiertiza-na-ustoichivost-zimniei-obuvi-s-podoshvoi-iz-razlichnykh-matierialov.html
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6
Приложение 7
Приложение 8
Приложение 9
Приложение 10
Приложение 11
Приложение 12
Приложение 13
Приложение 14
Приложение 15
Приложение 16