Физико-механические свойства древесины

Тема урока: Физико-механические свойства древесины

Цели: познакомить с физико-механическими свойствами древесины, научить определять плотность и влажность различных пород древесины, способствовать формированию и развитию нравственных, эстетических качеств личности.

Инструменты и оборудование: коллекция древесных пород, линейка, штангенциркуль, лабораторные весы, емкость с водой, сухая ветошь.

Ход урока

1. Организационный момент
2. Актуализация знаний.

Учитель. Дерево – одно из самых удивительных и самых совершенных созданий природы. С давних времен деревья были предметом восхищения людей. Им поклонялись, они служили источником вдохновения для поэтов, художников, архитекторов, скульпторов, мастеров декоративно-прикладного искусства. . Древесина традиционно является одним из важнейших строительных материалов, чему способствует ее прекрасные декоративные свойства, широкое распространение, легкость добычи и обработки. Древесина – широко распространенный строительный и поделочный материал. Из древесины строят дома, мосты, делают мебель, музыкальные инструменты, детали машин, столярно-строительные конструкции, деревянную посуду и многое другое. Используют древесину в химической, целлюлозно-бумажной промышленности. Область применения этого ценного материала настолько широка, что трудно даже все перечислить.

Древесиной принято называть очищенный от коры и веток используемый в производстве материал.

. Древесину не трудно обрабатывать, зная породы, строение, пороки и свойства. Сегодня на уроки, вы познакомитесь со свойствами древесины. 

Сообщение темы и цели урока.

1. Повторение материала о видах, свойствах древесины, изученного в 6 классе.

·          Кто может сказать, каково строение древесины?

·          Какие вы знаете породы древесины

·          Какие пиломатериалы изготавливают из древесины? 

·          Назовите известные вам породы деревьев из представленных на демонстрационном стенде образцов.

·          Что является показателем наличия пороков древесины?

·          Расскажите, к каким породам древесины вы обращались при изготовлении тех или иных изделий. Какие предметы, и из каких пород наиболее удачны, лучше поддаются обработке?

·          Для чего нужно изучать строение древесины, ее пороки, свойства?

Правильно, ребята. Эти данные способствуют расширению сфер применения, рациональному использованию, совершенствованию технологии переработки древесины. Но кроме пороков и строения нужно еще и знать свойства древесины.

4.  Изложение программного материала.

Свойства древесины:

- физические- свойства, которые проявляются при взаимодействии с окружающей средой. К физическим свойствам относятся: цвет, запах, влажность, плотность. (записываем в тетрадь)

- механические – свойства, которые проявляются в способности сопротивляться воздействию внешних механических усилий. К механическим свойствам относятся: твердость, прочность, упругость. (записываем в тетрадь)

Давайте рассмотрим физические свойства древесины.

• Внешний вид древесины характеризуется цветом, блеском, текстурой. 

Окраска древесины зависит от породы, возраста дерева, климата района произрастания. Древесина может изменять цвет при выдержке под влиянием воздуха и света, при поражении грибками, при длительном нахождении под водой.  Цвет многих пород настолько  характерен, что может служить одним из признаков при их распознавании. Блеск – способность направленно отражать световой поток. Наибольшим блеском   отличается древесина дуба, бука, махагони (красного дерева).  Текстурой называется рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов (годичных колец, сердцевинных лучей)

• Вы обращали наверно свое внимание, что древесина разных пород бывает более легкой и тяжелой, т.е. менее плотной и более плотной. Плотность – количество массы древесины, содержащейся в единице объема. Находится плотность по формуле, где m-масса древесины, V-объем древесины, записываем в тетрадь определение и формулу.

p= m / V (г/см3)

       Разные породы древесины имеют разную плотность, запишите несколько примеров.

       Низкая плотность – липа, тополь, кедр, вяз, ель, сосна – от 400 до 600 (кг/м3); высокая плотность – дуб, береза, лиственница, клен, яблоня, груша примерно от 700 до 900 (кг/м3).  Древесину с высокой плотностью труднее обрабатывать, но зато такая древесина меньше подвержена изнашиванию.

• Следующее свойство - влажность – количество влаги, содержащаяся в древесине. Влажность находится по формуле, m1- масса образца до высушивания,  m2 - масса образца после высушивания. Записываем в тетрадь определение и формулу.

Различают следующие ступени влажности древесины:

• мокрая – длительное время находившаяся в воде, влажность выше 100%;
• свежесрубленная – влажность 50–100%;
• воздушно-сухая – долгое время хранившаяся на воздухе, влажность – 15–20% (в зависимости от климатических условий и времени года);
• комнатно-сухая – влажность – 8–12%
• абсолютно сухая – влажность – 0%.

Существуют специальные приборы для измерения влажности-влагомеры.  Как же они действуют?  Как вы думаете можно ли изменить влажность древесины? Можно ли, свежесрубленную древесину пускать в производство? Почему? (Ответы детей.)

При сушке древесины прочность пиломатериалов значительно повышается, а возможность их загнивания сводится к нулю. Сушка бывает двух видов: естественная и искусственная.

               Естественная сушка проводится на открытом воздухе под навесом от дождя и попадания прямых солнечных лучей, а также в закрытом помещении. Этот процесс может длиться в течение недель и даже месяцев, зато в результате древесина получает надежную защиту от поражения грибами.

          Искусственная сушка проходит в течение нескольких дней или часов и также делает древесину неуязвимой от поражения гнилью и грибами и обеспечивает ее высокое качество. Процесс искусственной сушки проходит в камерах-сушилках периодического и непрерывного действия.  Теплоносителями служат воздух, пар или дымовые газы, нагретые до температуры 70-80о.

          Кроме того, сушка может производиться в электрическом поле высокой частоты. Древесина тогда сушится равномерно и в 10–20 раз быстрее, чем в камере. Но такой вид сушки обойдется дороже, поскольку стоимость электроэнергии достаточно высока.

        Как могут измениться доски, если их неправильно сушить? При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остается сырой. Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится. В результате высушивания происходит усушка древесины и коробление в различных направлениях. Усушка древесины учитывается при распиловке бревен на доски (припуски на усадку), сушке пиломатериалов и т.д. Коробление происходит из-за  усушки по разным структурным направлениям. Различают поперечную  и продольную покоробленность (по кромке, пласти, крыловатость).

Влагопоглощение – способность древесины поглощать влагу (пары воды) из окружающего воздуха. Чтобы защитить древесину от влияния влажного воздуха,  поверхность  деревянных деталей покрывают различными лакокрасочными и пленочными материалами.

Переходим к механическим свойствам. Это твердость, прочность, упругость.

• Твердость - способность древесины сопротивляться внедрению в нее других тел. К твердым породам относят грушу, дуб, клен; к мягким – сосну, тополь, липу. (записываем в тетрадь)
• Прочность - это способность древесины выдерживать определенные нагрузки, не разрушаясь. (записываем в тетрадь)

Каким нагрузкам может подвергаться древесина?

Нагрузки бывают:

·              на растяжение;

·              на сжатие;

·              на изгиб.

Кто может сказать, какие нагрузки испытывают ножки стульев (лыжи, подвески люстр и  др)?

• Упругость - это способность древесины восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки. (записываем в тетрадь)

Учитель показывает явление упругости.

Кто может назвать изделия, работа которых основана на свойстве упругости? (Ответы учащихся.)

1. Лабораторная работа Определение плотности и влажности древесины.

1. Пронумеруйте выданные образцы древесины.
2. Вычислите объемы образцов, умножив длину на ширину и толщину. Данные запишите в таблицу.
3. Взвесьте образцы. Данные запишите в таблицу.
4. Вычислите плотность по формуле

p= m / V

1. Опустите образцы в воду и выдержите 5-10 мин. Выньте, вытрите, взвесьте. Данные запишите в таблицу.
2. Вычислите влажность по формуле

Данные запишите в таблицу.

1. Сделайте и запишите вывод.

1. Закрепление изученного материала

- Зачем знать свойства древесины?

     - По каким признакам можно отличить, например, осину от других пород древесины?

- Какие свойства нужно учитывать при выборе заготовок?

- какие виды сушки древесины вы знаете?

7. Подведение итогов урока

Выставление оценок.

Домашнее задание