Яка міцність у павутини

ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ ПАВУТИНИ

Існує припущення, що павутинка – найміцніший природний об’єкт. Експериментальних досліджень у цій галузі немає, а припущення були висунуті лише на основі досліджень хімічної будови павутини.

Мета роботи:

  1. Дослідити міцності павутини павука;
  2. Порівняти її з міцністю інших природних об’єктів (нитка, мідна дротина та волосінь) ;
  3. Дослідження галузей в яких можливе використання павутини;

Актуальність: Якщо мої підтвердження з приводу міцності павутини підтвердяться, то її можна буде використовувати у різноманітних галузях господарства. Наприклад у легкій промисловості. Продукти виготовлені з павутини матимуть невисоку собі вартість, і зможуть конкурувати з такими ж самими продуктами виготовлені з інших матеріалів. Оскільки павуки в наш час є однією з найбільш процвітаючих груп тварин і вони освоїли всі природні зони Землі – від пустель і тропічних лісів до помірних областей, то не буде проблеми спричинених нестачею павутини для її використання в господарстві.

Опис методів розв’язання: Для експерименту було задіяно павука, якого ми помістили у коробку, в якій він мав можливість плести своє павутиння. Отримане павутиння ми помістили в іншу коробку, для того, щоб використовувати саме цей зразок, не змішуючи його зі щойно сплетеними. Це необхідно було зробити для точності експерименту.

Кожного дня проводилося по два експерименти з павутинням: один зі звичайною павутиною, а інший – з павутиною після термічної обробки. Кожний зразок було вивчено під мікроскопом. Для знаходження сили, з якої павутинка рветься, використовувався динамометр. Він був підключений до комп’ютера, на якому за допомогою програми будувалися графіки. На динамометр ми намотували павутину і просто тягнули її донизу. Таким чином було побудовано по 5 графіків для кожного з двох експериментів з павутиною.

Наступним кроком було порівняння павутини з іншим природним об’єктом (нитка, мідна дротина та волосінь) для того, щоб визначити, на скільки міцним матеріалом є павутина насправді. Як і з павутиною, використовувався динамометр та будувалися графіки. Ці зразки порівнювалися з кожною павутиною. На основі отриманих даних я зробив висновки, що до міцності павутини.

Отримані результати:

  1. Було показано, що за певних умов (достатньо великої товщини і довжини) павутина може дорівнюватися за міцністю до нитки, мідного дроту та волосіні.
  2. Була доведена можливість, що за умови досягнення необхідної товщини та довжини павутини, її можна використовувати у побутових цілях. А саме: для з’єднання об’єктів між собою, виробництва тканини, використання в якості мотузки.
  3. Було встановлено фактори, які призводять до порушення міцності павутини.

Висновки: В ході роботи було визначено, що за певних умов (достатньо великої товщини і довжини) павутина може дорівнюватися за міцністю до нитки, мідного дроту та волосіні.

За умови досягнення необхідної товщини та міцності павутини, її можна використовувати у побутових цілях. А саме: для з’єднання об’єктів між собою, виробництва тканини, використання в якості мотузки.

Але у павутини є недолік. Оскільки павутина складається з білка, який з часом втрачає свою первинну будову, то і павутина буде втрачати свою міцність. Отже, павутину не можна використовувати тривалий час. Або потрібно покривати предмет, який виготовлено з павутини, спеціальним анти денудаційним розчином, який не дасть білку втратити свою первинну структуру.

Перелік посилань:

  1. Опір матеріалів. Підручник /Г. С. Писаренко, О. Л. Квітка, Е. С. Уманський. За ред. Г. С. Писаренка — К.: Вища школа,1993. — 655 с.
  2. Опір матеріалів: Навч. посіб. для студентів ВНЗ. Рекомендовано МОН / Шваб’юк В. І. — К.: Знання, 2009. — 380 с.
  3. Божидарник В. В., Сулим Г. Т. Елементи теорії пружності. — Львів: Світ, 1994. — 560с.

Фiзико-технiчний інститут Фізико-Технічний Інститут

Адреса: 03056, Київ, пр.Перемоги, 37, КПI ім. Ігоря Сікорського

Контакти: Телефон: +38 (044) 236 70 98 ; email: ipt.kpi.ua[at]gmail.com

Вчені розгадали таємницю міцності павутини

Вчені пояснили механізм, що лежить в основі унікальних властивостей павутини, яка є надзвичайно міцною і при цьому дуже еластичною.

Робота дослідників опублікована в журналі Nature Materials. Її короткий виклад наведено в прес-релізі Массачусетського технологічного інституту (MIT).

Фахівці вивчають властивості павутини давно, проте до цього моменту їм не вдалося з”ясувати, що визначає її характеристики. Павутина – білкова нитка, окремі ділянки якої мають певну просторову структуру, відому як бета-лист.

Щоб зрозуміти, як павутині вдається поєднувати міцність і еластичність, вчені розробили комп”ютерну модель, яка дозволила їм перевірити безліч варіантів поведінки павутини при розтягуванні. Проаналізувавши різні можливості, фахівці зробили висновок, що окремі ділянки бета-листів покладені на зразок стосу млинців. Окремі “млинці” пов”язані один з одним водневими зв”язками і при цьому можуть мати різну просторову орієнтацію.

Водневі зв”язку – це один із дуже слабких типів хімічних зв”язків. Вони легко рвуться й легко утворюються знову. Однак коли водневих зв”язків багато, сумарна сила виявляється досить значною. Учені встановили, що з”єднані водневими зв”язками стопки млинців здатні довго протистояти зовнішній силі, забезпечуючи всій нитці міцність і еластичність.

Учені знайшли і ще один фактор, що визначає міцність нитки. Виявилося, що оптимальне співвідношення властивостей спостерігається у павутини, у якій окремі “млинці” мають розмір три нанометри. Коли дослідники за допомогою своєї моделі збільшували “млинці” до п”яти нанометрів, нитка ставала крихкою.

На думку авторів, їхня робота має велике практичне значення. Виявлені вченими принципи будови нитки можуть бути реалізовані не тільки для павутини, але і для інших полімерів, що побудовані з органічних молекул.

Related Post

Яку класифікацію умов праці виділяютьЯку класифікацію умов праці виділяють

Виходячи з принципів Гігієнічної класифікації, умови праці діляться на 4 класи – оптимальні, допустимі, шкідливі та небезпечні (екстремальні). Виходячи з принципів Гігієнічної класифікації праці, умови праці поділяють на 4 класи

Що буде за низького рівня тестостеронуЩо буде за низького рівня тестостерону

Зміст:1 Чому знижується рівень тестостерону у чоловіків1.1 Чому знижується рівень тестостерону1.2 Наслідки низького рівня тестостерону2 10 симптомів дефіциту тестостерону – що його викликає і як лікувати?2.1 Що таке тестостерон2.2 Cимптоми

Чим закінчується перший період пологівЧим закінчується перший період пологів

У разі нормального перебігу 1-го періоду пологів плідний міхур зазвичай розривається при повному розкритті («відходять води»), але це може відбутися і раніше. Другий період пологів починається з моменту повного розкриття