Le proprieta` fisiche della carta

LE PROPRIETA’ FISICHE
DELLA CARTA
ESPERIMENTI E OSSERVAZIONI SCIENTIFICHE A
PORTATA DI BAMBINI
Anno scolastico 2014/2015
Classe
4°A
Primaria
Di
Gallicano
COLLOCAZIONE DEL PERCORSO EFFETTUATO NEL CURRICOLO
VERTICALE
• La scuola secondaria di 1° grado (classe 3^) si
occupa come noi delle proprietà della carta,
concentrandosi sulle proprietà meccaniche; lo
scambio delle informazioni raccolte e delle
competenze
acquisite
ci
permetterà
di
raggiungere in modo più completo gli obiettivi.
OBIETTIVI ESSENZIALI DI APPRENDIMENTO
• Sviluppare la capacità di trarre conclusioni
oggettive rielaborando tutti i dati acquisiti.
• Adeguare la comunicazione ai contenuti e ai
linguaggi disciplinari.
• Sviluppare la capacità di progettazione e
organizzazione del proprio lavoro.
• Acquisire e sviluppare linguaggio e metodo
scientifico.
• Utilizzare schemi e tabelle per raccogliere dati.
• Acquisire competenze specifiche sulle proprietà
fisiche della carta.
ELEMENTI SALIENTI DELL’APPROCCIO METODOLOGICO
• Il metodo scientifico ha reso gli alunni protagonisti del
percorso di apprendimento: dopo l’osservazione degli
elementi presi in esame e la formulazione di una
domanda/problema, l’impegno nella registrazione delle
ipotesi è diventato via via
maggiore quando
l’entusiasmo per le verifiche tramite esperimenti ha
coinvolto i bambini in modo veramente soddisfacente.
Le «sensate esperienze» e le «dimostrazioni necessarie»
(G.Galilei)
sono
diventate
lo
stimolo
per
approfondimenti e per la realizzazione di nuovi
esperimenti.
MATERIALI, APPARECCHI E STRUMENTI
IMPIEGATI:
•
•
•
•
•
Vari tipi di carta
Contenitori per acqua
Bilancia
Metro
Strumenti di misurazione non convenzionali creati
dagli alunni
AMBIENTE IN CUI E’ STATO SVILUPPATO IL
PERCORSO
• Aula
TEMPO IMPIEGATO
DESCRIZIONE DEL PERCORSO DIDATTICO
• Studiando storia scopriamo che l’invenzione della
carta risale al 105 d.C:
• Ts’ai Lun informa l’imperatore della Cina di aver fabbricato un nuovo materiale adatto
alla scrittura, usando solo vecchi stracci, reti da pesca e scorza d’albero!
• La tecnica era davvero rivoluzionaria perché si
basava sull’idea di intrecciare fibre ottenendo così
un materiale leggero, economico e resistente.
E OGGI? QUALI MATERIE PRIME VENGONO USATE
PER LA FABBRICAZIONE DELLA CARTA?
• Cerchiamo informazioni su internet:
MATERIALI
TIPI DI CARTA
Cenci di lino, cotone,
canapa, juta
Carte a mano, carta
usomano, carte pregiate.
Cellulosa (pasta chimica) Carta usomano.
ottenuta dal legno che la Carta semipregiata
contiene in misura
dell’80%
Pasta di legno (pasta
meccanica) mescolata
con cellulosa
Carta di tipo medio e di
tipo comune
Cartaccia (selezione di
residui di taglio o di carta
già stampata)
Carta di tipo comune
FACCIAMO UN BRAIN STORMING SUI VARI
TIPI DI CARTA CHE CONOSCIAMO
• Carta di giornale, carta da pacchi, cartoncino, cartone, carta carbone,
fazzoletti di carta, carta igienica, carta scottex, carta assorbente, carta per
fotocopie, carta crespa, carta riciclata, bicchieri di carta, piatti di carta,
carta velina, tovaglioli di carta, scatole di carta, carta ondulata, fogli album
da disegno lisci, fogli album da disegno ruvidi, carta stampata, carta da
lettere, carta lucida……………………
RIFLETTIAMO: DATO CHE GLI IMPIEGHI DELLA CARTA SONO
NUMEROSI, LA CARTA DEVE AVERE CARATTERISTICHE (PROPRIETA’)
DIVERSE A SECONDA DEL SUO UTILIZZO
(CERCHIAMO SU INTERNET..)
•
•
•
•
PROPRIETA’ FISICHE
Grammatura
Spessore
Porosità e igroscopicità
• PROPRIETA’ TECNOLOGICHE
• Stampabilità
• Cancellabilità
•
•
•
•
PROPRIETA’ MECCANICHE
Resistenza alla trazione
Resistenza allo strappo
Resistenza alla piegatura
•
•
•
•
PROPRIETA’ ESTETICHE
Levigatezza
Bianchezza
Opacità
Qualcuno fa notare: come gli attributi degli dei che abbiamo
conosciuto nel laboratorio sui miti, qualità che servivano loro per
svolgere incarichi diversi o renderli particolarmente potenti in
certe attività!
CONCENTRIAMO IL NOSTRO INTERESSE SULLE PROPRIETA’ FISICHE E
SULLA STRUTTURA DELLA CARTA
Il laboratorio di cartapesta della cittadella del carnevale di Viareggio
ci fornisce lo stimolo per approfondire le nostre conoscenze sulla
struttura della carta: la guida ci dà indicazioni sulla direzione in cui
dobbiamo strappare la carta, in una direzione lo strappo è netto e
lineare, nell’altra direzione è più difficoltoso, non preciso, obliquo e
casuale. I più distratti, sbagliando la direzione di strappo si accorgono
della difficoltà ad ottenere quadrati delle dimensioni richieste!
PERCHE’ IL FOGLIO DI GIORNALE STRAPPATO IN UNA
DIREZIONE RISULTA LINEARE E NELL’ALTRA NO?
• Riproviamo l’esperienza in classe:
RACCOGLIAMO IN UNA TABELLA I RISULTATI DELL’OSSERVAZIONE
• STRAPPO ORIZZONTALE
• STRAPPO VERTICALE
25
20
15
10
5
0
25
obliquo
non
preciso
20
lineare
abbast
anza
preciso
5
15
10
0
obliquo
non
preciso
lineare
abbastan
za preciso
FORMULAZIONE IPOTESI E PROGETTAZIONE
ESPERIMENTO DI VERIFICA
•
•
•
•
•
•
Perché si verifica questa evidente diversità nei due tipi di strappo?
Dipende da quello che c’è dentro la carta.
Dentro la carta ci sono le fibre.
Le fibre vengono impastate in cartiera.
In che modo?
Simuliamo la produzione di un foglio di carta:
Con due mattarelli da
cucina e diversi fogli di carta
scottex uniti insieme
simuliamo il telo scorrevole
dove viene fatto calare
l’impasto.
Con della lana
simuliamo le
fibre
tagliandola in
filamenti di
diverse
lunghezze.
Prepariamo un impasto
fluido con acqua e
colla e vi mescoliamo le
nostre «fibre»
Rovesciamo
l’impasto sul
nostro nastro
…
Osserviamo come
si sono disposte le
«fibre»
LA DIREZIONE DI MACCHINA
• 7. Direzione macchina o trasversale
Ci accorgiamo che le fibre tendono a disporsi allungandosi verso la
direzione in cui si sposta il telo…..quindi…
Quando strappiamo un foglio in verticale lo strappo è più lineare
perché segue la disposizione delle fibre, in particolare quelle più
lunghe!
«Poiché il processo di produzione della carta è continuo e le
velocità in gioco nella sua formazione sono solitamente elevate, le
fibre che formano il foglio avranno una direzione di disposizione
privilegiata nella direzione longitudinale al movimento della tela
rispetto alla direzione trasversale. Questo parametro è
particolarmente importante nella produzione delle carte per
cartoni ondulati dove è necessario che le resistenze siano
pressoché uguali in ogni direzione. Con una semplice prova
qualitativa è possibile identificare la direzione longitudinale o
trasversale di un foglio
di carta.»
PROVA SULLA PERMEABILITA’
ASSORBIMENTO CAPILLARE E PER DIFFUSIONE
• Una delle caratteristiche fisiche della carta che ci è
interessato approfondire è la sua capacità di
assorbire acqua, umido; in classe ci capita spesso
di dover usare carta per «asciugare»: le mani
quando torniamo dal bagno, il naso quando cola,
vari liquidi rovesciati in piccoli incidenti di vita
scolastica. Decidiamo quindi di preparare dei
provini di vario tipo e di testare la loro capacità di
assorbimento e di resistenza all’acqua.
PRIMO ESPERIMENTO: PROVA DI
IMMERSIONE IN ACQUA
• Quale tipo di carta è meno resistente in caso di contatto con l’acqua?
• Provini: n° 3 quadrati di carta (15 cm x 15) di carta igienica (campione 1),
tovaglioli di carta (campione 2), carta di giornale (campione 3).
• Tempo di immersione: una settimana
Campione 1
Campione 2
Campione 3
LE NOSTRE IPOTESI:
RESISTENZA ALLO SFALDAMENTO IN ACQUA
25
20
15
10
5
0
BASSA
RESISTENZA
MEDIA
RESISTENZA
ALTA
RESISTENZA
I risultati dopo una settimana di
immersione
Il provino si è
disfatto rendendo
difficile anche
recuperarlo.
Il provino è rimasto
integro ma
completamente
intriso di acqua
Il provino è rimasto
integro e consistente
tanto da permettere
ancora di leggere la
parte scritta.
Campione 1
Carta igienica
Campione 2
Tovagliolo di carta
Campione 3
Carta di giornale
Riflessione comune: gettare nel water carta non adatta rischia di
provocare danni di intasamento alle tubature! A contatto con
l’acqua, la carta igienica, tende a disfarsi quindi non è adatta per
esempio a soffiarsi il naso o a raccogliere liquidi rovesciati sul banco.
PROVA DI ASSORBIMENTO CAPILLARE PER ASCENSIONE
Ritagliamo 5 provini di
carta lunghi 15 cm e
larghi 2,5 cm
1: carta igienica
2: tovagliolo
3: scottex A
4: scottex B
5: carta giornale
Tempo immersione: 3 minuti
Osserviamo i risultati e li
registriamo in una tabella
risultati:
6
5
4
3
2
1
0
Considerazioni: la carta igienica assorbe rapidamente l’acqua,
la carta da giornale poco, tra i due tipi di scottex c’è differenza,
quindi dobbiamo stare attenti anche alla qualità del prodotto.
PROVA DI ASSORBIMENTO PER DIFFUSIONE CAPILLARE
Prepariamo 4 provini di carta di 15
cm x 15 cm
1.
2.
3.
4.
Campione 1 : scottex tipo A
Campione 2: scottex tipo B
Campione 3: carta igienica
Campione 4: carta di
giornale
Spruzziamo con una
siringa, sui 4 campioni la
stessa quantità di
acqua colorata .
Osserviamo la velocità
di assorbimento e il
mantenimento della
consistenza del provino.
12
10
8
6
4
2
0
velocità di
assorbenza
manteniment
o compatezza
Considerazioni conclusive:
Abbiamo verificato come le proprietà fisiche della carta la rendono più
o meno adatta a certi scopi, per questo le industrie che producono
carta devono calibrare ed adattare la composizione dell’impasto
all’uso che verrà fatto della carta stessa.
Nella nostra provincia l’industria cartaria rappresenta un’importante
realtà lavorativa che si concentra principalmente nella produzione di
«carta tissue» Una caratteristica richiesta alle carte tissue è quella di
assorbire velocemente acqua e in grande quantità.
Abbiamo scoperto che una maggiore presenza di fibra corta rispetto
alla fibra lunga migliora notevolmente l’assorbenza e la morbidezza,
una maggior presenza di fibra lunga migliora la resistenza. La presenza
nell’impasto dei due tipi di fibra andrà quindi calibrata in base alla
caratteristica a cui vorremo dare priorità.
Da considerare anche un dato importante dal punto di vista ecologico:
per la produzione di carta tissue sono adatte le fibre ricavate da carta
riciclata (prevalentemente fibra corta).
VERIFICHE DEGLI APPRENDIMENTI
• Le verifiche degli apprendimenti si sono svolte
prevalentemente
in
itinere,
in
quanto
il
raggiungimento degli obiettivi prefissati è stato
quasi sempre il presupposto per il procedere del
percorso programmato.
• Gli alunni si sono resi sempre più autonomi nella
progettazione e nella realizzazione dei vari
esperimenti dimostrando in questo modo di aver
acquisito buone competenze relative all’uso di un
metodo scientifico e nuove conoscenze inerenti
all’argomento specifico trattato.
VALUTAZIONE DELL’EFFICACIA DEL PERCORSO DIDATTICO
SPERIMENTATO IN ORDINE ALLE ASPETTATIVE E ALLE MOTIVAZIONI
DEL GRUPPO DI RICERCA LSS
• Il percorso didattico è stato sicuramente efficace
perché ha rappresentato un forte stimolo
al
coinvolgimento attivo degli alunni che sono
diventati
veramente
artefici
del
loro
apprendimento.
• L’argomento, di non facile sviluppo,
proposto
dall’esterno e non scaturito dalle esigenze delle
classi stesse, ha procurato alcune difficoltà nella
progettazione da parte delle insegnanti.
maestra Primetta Suffredini