Усі предмети навколо нас з чогось зроблені. Вони виглядають інакше, вони різні на дотик, вони поводяться інакше. Давайте візьмемо в руки кілька предметів і проведемо невелике спостереження. Спробуємо знайти між ними деякі відмінності. Наприклад, візьмемо для спостереження подушку і ручку . Що ми можемо розповісти про кожного з них? Подушка м'яка, її легко віджати; він гладкий і не такий важкий. А тепер візьміть ручку. Він легший за подушку. Він твердий, ви не можете легко його стиснути, або якщо ви спробуєте стиснути його сильніше, ви можете його зламати. Чи можна зламати подушку, якщо її стиснути? Ну ні. Отже, чому ці об'єкти такі різні? Це тому, що вони складаються з різних матеріалів.
Насправді всі предмети можуть бути виготовлені з багатьох різних матеріалів.
Що це значить? Наприклад, стіл може бути зроблений з дерева, тому матеріалом є дерево. Але той самий предмет (стіл) може бути виготовлений з інших матеріалів, наприклад, пластику або металу. Або вікна складаються зі скла, тому матеріалом, який використовується для виготовлення вікон, є скло.
Якщо ми продовжимо спостерігати, ми можемо зробити висновок, що об’єкти мають багато відмінностей, деякі об’єкти м’які, деякі тверді, деякі розривні, деякі важкі, або деякі об’єкти прозорі, деякі з них блискучі… ми можемо продовжити це список багато.
На цьому уроці ми будемо вивчати МАТЕРІАЛИ та обговорюватимемо:
- Що таке матеріали?
- Приклади матеріалів.
- Природні проти штучних матеріалів.
- Як групуються матеріали?
- Властивості матеріалів.
Що таке матеріали?
Зі сказаного вище можна зробити висновок, що матеріал - це речовина або суміш речовин, які складають предмет. Прикладами матеріалів є дерево, скло, пластик, метали, папір, гума, шкіра, бавовна, шовк, пісок, цукор, вовна тощо.
Об’єкти можуть складатися з одного матеріалу. Наприклад, зошит, який складається з паперу. Або дерев'яний стіл, виготовлений тільки з дерева.
Об’єкти можуть складатися з комбінації двох або більше матеріалів. Ручка складається з металу, пластику та чорнила.
З одного матеріалу можна зробити багато різних предметів:
| МАТЕРІАЛ | ОБ'ЄКТИ |
| деревина | столи, стільці, двері, дворові огорожі, підлога будинку |
| папір | книги, зошити, газети, коробки, продуктові пакети |
| бавовна | одяг, ковдри, рушники, штори |
| скло | вікна, поїлки, чашки, миски |
| пластик | пляшки, контейнери, іграшки, шоломи |
| гумовий | шини, повітряні кулі, гумові чоботи |
| шкіра | взуття, автомобільні сидіння, одяг, сумки, дивани |
| метал | ювелірні вироби, столові прилади, дроти, будівельні конструкції |
Ці списки можуть бути значно довшими.
Природні проти штучних матеріалів
Усі матеріали, які ми використовуємо для виготовлення об’єктів, можуть бути природними або створеними людиною.
Природні матеріали зустрічаються в природі на нашій планеті. Вони надходять безпосередньо з нашої Землі (від її рослин і тварин). Серед них вода, дерево, шовк, вовна, золото, каміння, мінерали, шкіра, бавовна, мідь, залізо тощо.
Штучні матеріали , на відміну від природних, є типом матеріалів, які не зустрічаються в природі, а виробляються людьми. Матеріали людини-людини включають скло, пластик, цемент, папір, цукор тощо.
Групи матеріалів
Щоб краще зрозуміти, матеріали загалом поділяють на чотири основні групи . Вони є:
- Метали , які складаються з одного або кількох металевих елементів, таких як залізо, мідь, титан, нікель, золото тощо, і неметалічних елементів (вуглецю, азоту, кисню) у невеликих кількостях;
- Полімери , які являють собою матеріали, виготовлені з довгих повторюваних ланцюгів молекул. Вони мають унікальні властивості, залежно від типу зв’язаних молекул і способу їх зв’язку. До полімерів відносяться гумові та пластмасові матеріали. До цієї групи належать нейлон, поліестер, тефлон, силікон. Також бавовна, вовна та шовк.
- Кераміка , яка є неорганічними неметалічними твердими речовинами, що складаються з металевих або неметалевих сполук, які були сформовані, а потім загартовані шляхом нагрівання до високих температур. Глина, цегла, черепиця, скло та цемент є, мабуть, найвідомішими прикладами.
- Композитні матеріали , які є комбінацією двох матеріалів з різними фізичними та хімічними властивостями. Коли вони поєднуються, вони створюють матеріал, який спеціалізується на виконанні певної роботи, наприклад, щоб стати міцнішим, легшим або стійким до електрики.
Властивості матеріалів
Нижче наведені властивості матеріалів.
- Шорсткість або гладкість. Шорсткі матеріали мають неправильну та нерівну поверхню з нерівностями або виступами, і вони не гладкі на дотик. Як асфальт. Матеріали, які мають гладку поверхню, є гладкими матеріалами. Шовк, скло, метали є прикладами гладких матеріалів.
- Твердість або м'якість. Ті матеріали, які не можна легко стиснути, порізати, зігнути чи подряпати, називають твердими матеріалами . Приклади: залізо, скло. Ті матеріали, які можна легко стиснути, порізати, зігнути або подряпати, називають м’якими матеріалами . Прикладами м’яких матеріалів є бавовняна тканина та шерсть.
- Прозорість, напівпрозорість або непрозорість. Такі матеріали, як повітря, вода та прозоре скло, називаються прозорими. Коли світло стикається з прозорими матеріалами, майже все воно проходить безпосередньо крізь них. Такі матеріали, як матове скло та деякі пластики, називаються напівпрозорими. Ці матеріали пропускають світло через них. Дерево, камінь, кераміка є типовими прикладами непрозорих матеріалів, і вони є найпоширенішим типом матеріалу. Ці предмети не пропускають світло.
- Агрегатний стан (твердий, рідкий або газоподібний). Речовини залежно від агрегатного стану можуть бути твердими, рідкими або газоподібними.
- Зовнішній вигляд (блискучий або неглянцевий) . Блискучі матеріали - це матеріали, які мають блискучі поверхні. Блискучі матеріали включають такі метали, як срібло, золото, мідь, залізо. Неглянцеві матеріали — це матеріали, поверхня яких не має блиску. До неглянцевих матеріалів належать дерево, глина, бавовна тощо.
- Розчинність або нерозчинність у воді . Розчинні речовини - це ті, які легко розчиняються у воді, до них відносяться цукор, сіль. Нерозчинні речовини не розчиняються у воді. Прикладами є дерево, пластик, бавовна тощо.
- Важкість або легкість відносно води . Матеріали, легші за воду, це дерево, лід, нафта. Матеріали , важчі за воду, це камінь, ґрунт.
- Тяжіння до магніту. Залізо, нікель і кобальт є прикладами магнітних матеріалів (які притягуються магнітом). Дерево, скло, пластик, папір, мідь, бавовна, вода не притягуються магнітом. Вони є немагнітними матеріалами.
- Проведення тепла. Різні матеріали проводять тепло з різною швидкістю: метали проводять тепло найшвидше, дерево і пластик набагато повільніше.
- Проведення електрики. Матеріали, виготовлені з металу, є звичайними електричними провідниками (вони пропускають заряд, електричний струм, в одному чи кількох напрямках). Матеріали, які не пропускають струм, називають ізоляторами. Більшість неметалевих матеріалів, таких як пластик, дерево та гума, є ізоляторами.
Який матеріал буде використовуватися для виготовлення предметів, залежить від його властивостей, зазначених вище.
Предмети мають різне призначення. Властивості матеріалів допомагають служити за призначенням. Давайте розберемося в цьому.
Мета вікна — пропускати сонце всередину нашої кімнати, приносити світло всередину, але воно має захищати нас від холоду, вітру чи дощу, чи не так?
Тому вікна виготовлені зі скла, який є твердим і прозорим матеріалом. Уявіть собі вікно з паперу. Чи захистить це наш будинок від холоду чи дощу? Чи можна було б дозволити сонцю світити, щоб освітлити нашу кімнату? Ну ні. Саме це мається на увазі, коли ми говоримо, що об’єкти мають бути зроблені з відповідного матеріалу, а матеріали допомагають об’єктам служити своєму призначенню.
Чи могли б ви їсти виделкою, якщо вона не зроблена з твердих матеріалів, таких як метал або пластик? Звичайно, ні. Уявіть вилку, виготовлену з бавовни.
Чи використовували б люди пластик для виготовлення магнітів? Звичайно, ні, магніти повинні складатися з магнітного матеріалу.
Або чи шини нашої машини можуть бути виготовлені з дерева? Гумові шини повинні бути зроблені з гуми, тому що це гнучкий матеріал і буде гладким при проходженні дрібної гальки та каміння.
Або наше скляне взуття? Взуття не повинно бути виготовлене зі скла, оскільки воно тверде і легко б'ється.
Тому для виготовлення певних предметів використовуються матеріали з дотриманням їх властивостей.
Резюме:
- Усі предмети можуть бути виготовлені з багатьох різних матеріалів.
- Прикладами матеріалів є дерево, скло, пластик, метали, папір, гума, шкіра, бавовна, шовк, пісок, цукор, вовна тощо.
- Об’єкти можуть складатися з одного матеріалу або з комбінації двох чи більше матеріалів.
- Один матеріал можна використовувати для виготовлення багатьох різних предметів.
- Усі матеріали, які ми використовуємо для виготовлення об’єктів, можуть бути природними або створеними людиною.
- Матеріали зазвичай поділяються на чотири основні групи: метали, полімери, кераміка та композити.
- Матеріали мають різні властивості.
- Предмети мають різне призначення. Властивості матеріалів допомагають служити за призначенням.
