Экспертиза туалетной бумаги

НОВИКОВА К.Д.

ЭКСПЕРТИЗА ТУАЛЕТНОЙ БУМАГИ

Государственное учреждение образования «Средняя школа № 4 г. Могилева»

Научный руководитель – Недведская Л.Ф., учитель физики высшей категории

Аннотация. Статья посвящена результатам исследования качества впитывания влаги разными видами туалетной бумаги по измерению высоты поднятия влаги в ней и по расчету диаметра капилляра; определению предела прочности на растяжение разных видов туалетной бумаги по измерению прикладываемой силы F_max при разрыве площади поперечного сечения.

Целью работы является определение степени впитывания влаги раз­ными видами туалетной бумаги на основе результатов измерения высоты поднятия влаги в них и оценкам диаметра капилляра, а также определения предела прочности на растяжение разных видов бумаги по измерению прикладываемой силы F_max при разрыве. Объектом исследования является туалетная бумага, предметом исследования - определение диаметра капилляров и предела прочности на растяжение.

Гипотеза исследования: наилучшее качество впитывания влаги имеет та бумага, у которой меньший радиус капилляра.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить теорию о капиллярных явлениях и механических свойствах материалов;

- провести эксперимент по определению диаметра капилляров туалетной бумаги, предела прочности на растяжение;

- сравнить полученные результаты с нормами ГОСТа;

- проанализировать полученные результаты.

Для определения качества впитывания влаги разных видов туалетной бумаги было определено среднее значение диаметра капилляров для каж­дого образца. В опытах в качестве жидкости использована водопроводная вода (плотность по таблице 1000 кг/м³). Но это значение, строго говоря, соответствует дистиллированной воде при температуре 4 ⁰С. С повышени­ем температуры расстояние между молекулами воды увеличивается, а плотность воды уменьшается. Однако отличие очень мало и им можно пренебречь.

Иная ситуация с коэффициентом поверхностного натяжения. Его табличное значение для воды 73 мН/м, что соответствует дистиллированной воде при температуре 20 °С. Другая температура и наличие в воде приме­сей влияют на значение коэффициента поверхностного натяжения очень сильно. Поэтому вода была приготовлена заранее, чтобы ее температура была равна температуре воздуха в кабинете и в течение эксперимента уже не изменялась. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости определялся по высоте поднятия жидкости известной плотности по капилляру известного внутреннего диаметра. Ускорение свободного падения принято равным 9,8 м/с².

Прочность туалетной бумаги характеризуется пределом прочности на растяжение. Для упрощенной экспертизы было измерено усилие на разрыв. При исследовании прочности выбиралась длина бумаги порядка 10-11 см и ширина 15 мм (при большой ширине усилие па отрыв иногда превышало 4Н, что превышало предел измерения обычным лабораторным динамомет­ром). Оказалось, что у некоторых сортов бумаги разная прочность у краев и в середине. Поэтому отрезались образцы с края. Кроме того, прочность разная на разных участках рулона, что объясняется неоднородностью бу­маги (разная толщина, случайные небольшие отверстия или инородные вкрапления). Но есть сорта, у которых механические свойства одинаковы как по ширине, так и по длине ленты.

С одного конца полоски делался небольшой валик, к нему крепился зажим для бумаг, а к одной из дужек зажима цеплялся крючок динамомет­ра. Свободный конец бумажной полоски удерживался пальцами. Одной рукой медленно тянулся динамометр и измерялось прикладываемое усилие F_max при разрыве. Для определения толщины бумаги потребовался штан­генциркуль с нониусом. Для более точного определения толщины измеря­лась сначала суммарная толщина полоски, сложенная пополам несколько раз, а затем делилась полученная величина на количество слоев бумаги. Зная прикладываемую силу F_max к образцу и его площадь поперечного се­чения, можно рассчитать предел прочности. Определенный таким образом предел прочности бумаги разного сорта составил 1,4-4,8 МПа.

Сопоставляя механические свойства с капиллярными, а 'гак же с требованиями ГОСТа сделан вывод о качестве бумаги и ее сферах применения.

Несмотря на сильно различающиеся свойства, все испытанные образ­цы туалетной бумага, согласно данным на упаковке, соответствуют ГОСТу на данный вид продукции (таблица «Капиллярные и механические свойства исследуемых образцов бумаги»).

«Победителями» в исследованиях оказались туалетная бумага «Альбертин» и «ТОILET PAPER» производства ОАО «Слонимский картонно-бумажный завод «Альбертин» (г. Слоним Гродненской области), «Лилия 56» производства БОАО «Лилия» (г. Бобруйск Могилевской области).

Каждый потребитель туалетной бумаги для экономии своих денег может приобретать те сорта бумаги, которые оказались «победителями» в исследованиях. Право выбора остается за потребителем: кому что нравит­ся!

Список используемых источников:

1. Введенский Б.А. «Большая советская энциклопедия», том 20-1972 г.

2. Горомыко Е.Ф.. Физика: учебное пособие для 10-го класса учреждений образования с рус.яз.обучения 1/Минск: Адукацыя i выхаванне.-2013г.-272с.

3. Лансберг Г.С. Элементарный учебник физики. Том 1.»Наука» 1973 г.

4. Перельман Я.И. «Занимательная физика» книга 1//Наука.-1974 г.

5. Прохоров А.М. « Физическая энциклопедия», том 2 //Советская энциклопедия.-1990 г.

6. Тарасов Л.В. «Физика в природе» // Мир.-1970 г.

7. Чуянов В.А. «Энциклопедический словарь юного физика» //Педагогика.-1984 г.

Капиллярные и механические свойства исследуемых образцов бумаги