VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Долго «Вечный» простой карандаш.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Каранда́ш. В этом слове тюркское «кара́» является в своем наиболее обычном значении — «черный». «Даш» («таш») тоже тюркское слово, значащее «камень»; очевидно, «карадаш» некогда понималось как «черный камень» — графит. Отсюда и наше слово.
Карандаш - письменная принадлежность — деревянная палочка со стержнем из смеси глинистой массы с графитом. Предшественников современного карандаша можно найти в Античности. Древние греки и римляне хорошо знали, что металлический стержень оставляет следы на папирусе, а еще раньше люди пользовались углем или кончиками палок, вытащенных из костра, чтобы рисовать картины на стенах пещер. (Рис. 1).
Рис. 1 – Рисунок из древности
Металлический стержень, оставлявший бледные сухие следы, и кисточку-карандаш, рисующую тонкие яркие линии, сменил свинцовый карандаш, объединявший два желаемых качества и дающий сухой и темный след. Стирали следы от свинцового стержня при помощи мякиша хлеба. (Рис. 2).
Рис. 2 – Примеры древних карандашей
В состав сырья для его производства входят десятки компонентов, но все же он был назван в честь одного-единственного вещества, которое реже всего сейчас встречается в карандашах. Для изготовления современного карандаша берут графит, глину и другие ингредиенты, не содержащих свинца, который перестали использовать в результате его токсического (ядовитого) воздействия при непосредственном попадании внутрь живого организма. Таким образом, нам больше не грозит отравление свинцом, если мы вдруг решим погрызть кончик карандаша. Названия многих вещей произошли от материалов, которые первоначально использовались для их изготовления. Так, ластик до сих пор называют «резинкой», даже если он делается из какого-нибудь продукта нефтепереработки. Bleistift (бляйштифт) по немецкий дословно свинецстержень свинцовый карандаш или в современности карандашу тюркоязычных народов называется обычно «куршу́н кале́м» — «свинцовое перо»: у восточных народов очень долго в ходу были карандаши со свинцовым сердечником. Интересно, что это «кале́м» измененное латинское «кала́мус» — «тростник»: перья делались некогда из расщепленных тростинок. (Рис. 3).
Рис. 3 - А.Дюрер. Молодая и старая женщины из Бергена, 1520. Свинцовый карандаш.
С 13 века художники использовали для рисования серебряный карандаш. Это тонкая серебряная проволока, и чтобы ей рисовать, надо было иметь большое мастерство. Серебро наплавляли на кусочек бронзы или меди, который выступал держателем. Инструмент назывался серебряной иглой. Такой карандаш нельзя стереть, а со временем он становиться коричневого цвета (Рис. 4).
Рис. 4 - Рогир ван дер Вейден. 15 век. Серебряный карандаш.
В настоящий момент используют карандаши с основой из графита, простые графитовые карандаши. Эволюция графитового карандаша началась в Англии, приблизительно в XVI веке, с совершенно случайного обнаружения месторождения графита Камберлендскими пастухами. Этим минералом они метили своих овец. Художники использовали палочки графита для рисования, предварительно обернув минерал бумагой, для письма эти палочки пока мало подходили, так как графит был очень мягкий и сильно пачкал руки. Современный способ изготовления карандашей принадлежит французу Николе Жаку Конте, который используется до настоящего времени с 1795 года. Война с Англией сыграла в этом ключевую роль, когда перестала поставлять драгоценный в то время минерал во Францию. Конте смешивал графит с глиной, получал из этой смеси стержни, а затем подвергал их термической обработке. В итоге качество новых карандашей было отменное, а, меняя пропорции смеси, можно было регулировать твердость этих карандашей.
Грифель современного карандаша состоит из графита, а вместо глины используются современные полимеры. Именно полимеры делают грифель эластичным, что и позволяет использовать их в механических карандашах. Рубашку обычного карандаша, его еще называют одноразовым, делают из дерева, пластика, бумаги, веревки. Такой карандаш перед первым применением надо заточить. В многоразовых механических карандашах грифель можно менять. Он крепится с помощью специального зажима.
Изобретение механического карандаша по праву принадлежит американцу Алонсо Таунсенду. Он вставил тонкий грифель в металлическую оправу, что позволило выдвигать его по мере использования, а не тратить на заточку карандаша большую часть грифеля.
Графитовые карандаши в деревянной рубашке появились в 17 веке. Это один из самых популярных видов инструментов для черчения и рисования. Ими можно четко изобразить мелкие детали, а развивая технику, графитовым карандашом рисуют настоящие произведения искусства. При должном умении ими можно изобразить любую текстуру и форму (Рис. 5).
Рис. 5 – Современный графитовый карандаш.
Карандаши бывают простые и цветные. Простой карандаш пишет графитовым стержнем всеми оттенками серого. Чем мягче стержень, тем темнее и толще получается линия.
Люди с давних времен используют на учебе, на работе, в быту простой карандаш. В качестве основы простого карандаша выступает графитовый стержень. Стержень из графита часто ломается при падении и ударах, быстро стачивается во время работы, а также требует постоянной заточки. Однако мало кто из нас задумывался об использовании другого материала в качестве стержня для простого карандаша. Актуальность данного проекта заключается в рассмотрении возможности использования в качестве стержня для простого карандаша другого материала. Новый материал должен обладать заданными свойствами: не ломаться при ударах, оставлять хорошо различимый след, быть недорогим и легко доступным.
I. Теоретическая часть
Цель исследования: проанализировать, какой из подобранных материалов более подходит на роль долговечного карандаша с возможностью замены графитового.
Предмет исследования: материал оставляющий след на бумаге для основы карандаша.
Объект исследования: болееуниверсальные свойства материала, чем повсеместно используемый графит, возможность применения данного материала в работе школьника.
Задачи исследования:
Изучить всю представленную информацию и литературу по проекту.
Подобрать материал для заготовок, из имеемых в свободном доступе, оставляющий след на бумаге.
Определить удобную форму писчего инструмента.
Изготовить стержни для карандаша из заготовок.
Провести сравнительный анализ образцов и определить наиболее подходящий для применения.
Методы исследования: анализ литературы, наблюдение, эксперимент.
Структура исследования:
Подбор следующих материалов:
Алюминиевая проволока.
Свинцовое грузило.
Серебряная ложка.
Оловянный припой.
Изготовление писчей заготовки (образец) из имеющихся материалов.
Инструменты: плоскогубцы (Рис.6) как инструмент для обработки заготовки. Цанговый карандаш (Рис. 7), как удобная форма для удержания образцов.
Рис. 6 – Инструмент: Плоскогубцы.
Рис. 7 - Форма для удержания образца: Цанговый карандаш.
Нанесение рисунков выбранными образцами и сравнение их по яркости, трудоёмкости нанесения и возможности удалить с помощью стирательной резинки.
II. Практическая часть
1. В ходе проведения исследования были изготовлены 3 образца стержней:
Оловянный (Рис. 8).
Алюминиевый (Рис. 9).
Свинцовый (Рис. 10).
Серебряная ложка (Рис. 11).
Рис. 8 - Оловянный образец: 1-оловянная проволока (припой). 2-образец
Рис. 9 - Образец из алюминия: 1-алюминивая проволока. 2-образец.
Рис. 10 - Образец из свинца: 1- cсвинцовое грузило. 2-переходная форма образца. 3-образец.
Рис. 11 - Серебряный образец: Серебряная ложка.
2. Нанесение рисунков выбранными образцами Рис. 12
Оловянный образец. Алюминиевый образец.
Серебряный образец. Свинцовый образец.
Рис. 12 – Рисунки, нанесенные стержнями из различных материалов.
Среди одноклассников было проведено анкетирование. Цель анкетирования: определить - какой именно карандаш, понравился им в использовании больше других. Серебряный образец не использовался в связи его большой стоимостью относительно других. Результаты анкетирования отображены на диаграмме.
Анкетирование показало, что большинство ребят выбрали свинцовый карандаш.
Заключение
Алюминиевый и оловянный образцы пишут с большим усилием со стороны экспериментатора и черта получается бледной плохо различимой. Серебряный образец рисует более ярко, усилие требуется не такое как с предыдущими двумя, стирательной резинкой не удаляется, но в связи с большой ценой металла является малоприменимым в школе. Из четырёх образцов после их сравнения можно выделить один образец для применения в школе наравне с графитовым карандашом: это свинец. Свинцовый образец показал себя с лучшей стороны. Черта наносится сравнительно легко, след остаётся яркий и контрастный, трудноудаляем ластиком. Если необходимо нанести след, который не будет удаляться и виден при любых условиях, а стержень не повреждаем при падении и долговечен, то свинцовый карандаш является первым претендентом.
Список использованной литературы
Генри Петроски. Карандаш. История создания и другие подробности -
Электронное издание. Студия Артемия Лебедева 2015г.
Ожегов С. И., Шведова Н. Ю. Толковый словарь русского языка
Наука и жизнь журнал № 8 2014г.
Художественный сайт http://illustrium.ru/.
Этимологический онлайн-словарь русского языка Макса Фасмера https://vasmer.lexicography.online/.
11