Αντοχή κάμψης ανάμεσα σε διαφορετικά είδη ξύλων

Transcript

1 Αντοχή κάμψης ανάμεσα σε διαφορετικά είδη ξύλων Γιώργος Κατσιμπάρδης 5 ο Γυμνάσιο Αγίας Παρασκευής Γ

2 Εισαγωγή: Αυτή η έρευνα έχει ως σκοπό την αναγνώριση και την κατάταξη διαφορετικών υλικών ξύλων ανάλογα με την αντοχή τους όταν κάμπτονται. Ακόμα η έρευνα αυτή δίνει απάντηση στο εάν η διαφορά στο είδος του ξύλου έχει σημασία και αν ναι σε τι βαθμό σε μια κατασκευή. Η απάντηση που θα δοθεί θα βοηθήσει κάποιον, που ενδιαφέρεται να πραγματοποιήσει μια κατασκευή, να επιλέξει το κατάλληλο είδος ξύλου. Στην πειραματική εργασία θα χρησιμοποιηθούν σανίδες ξύλου των παρακάτω υλικών: Δρυ, μπάλσα (balsa) αφρικανικής προέλευσης ξύλο και πεύκο. Κάθε είδος ξύλου από τα παραπάνω έχει μήκος 50 cm, πλάτος 5 cm και πάχος 6mm. Οι διαστάσεις αυτές δόθηκαν έπειτα από κάποιες αρχικές μετρήσεις, με διαφορετικά μεγέθη. Το ξύλο χρησιμοποιείται για χιλιάδες χρόνια τόσο ως καύσιμο όσο και ως κατασκευαστικό υλικό. Περισσότερα από διαφορετικά είδη ξύλων είναι γνωστά στον άνθρωπο. Από αυτά περίπου 400 είδη ξύλων κυκλοφορούν στο διεθνές εμπόριο και χρησιμοποιούνται σε πληθώρα εφαρμογών. Το ξύλο διαθέτει κάποιες ιδιότητες. Αυτές χωρίζονται σε επτά κύριες κατηγορίες: Ιδιότητες όσο αναφορά την πυκνότητα, υγροσκοπικότητα, ρίκνωση & διόγκωση, θερμικές ιδιότητες, μηχανικές ιδιότητες, ακουστικές και ηλεκτρικές ιδιότητες και τέλος αλλοιώσεις του ξύλου. Ανάλογα με τις ιδιότητες που ένα είδος ξύλου διαθέτει αποφασίζουμε αν είναι κατάλληλο για την αντίστοιχη χρήση. Όσο αναφορά το πείραμα αυτής της εργασίας, προσωπικά πιστεύω πως τα τρία ξύλα δεν θα εμφανίσουν μεγάλες διαφορές ανάμεσα στην ποιότητα κάμψης. Παρ όλα αυτά πιστεύω πως την καλύτερη απόδοση θα έχει η δρυς έπειτα το πεύκο και τελευταίο το μπάλσα (balsa).

3 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την έρευνα είναι: -Ένα μέτρο για την μέτρηση της παραμόρφωσης -Μια ζυγαριά για την μέτρηση των βαριδιών -Ένας χάρακας για την επαλήθευση των γωνιών -Δύο πιαστράκια για να συγκρατούν τα ξύλα -Τέσσερα βαζάκια για την ευκολότερη τοποθέτηση και μετακίνηση των βαριδιών

4 -Τρία διαφορετικά είδη ξύλων, δύο από κάθε είδος ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η έρευνα χωρίζεται σε τέσσερα μέρη για κάθε είδος ξύλου. Αρχικά τοποθετούνται τα ξύλα, μετά, γίνεται η μέτρηση των βαριδιών, έπειτα η τοποθέτησή τους πάνω στα ξύλα και τέλος η μέτρηση της παραμόρφωσης. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται εννέα φορές, τρείς για κάθε ξύλο. Βήμα 1 ο : για την στήριξη των ξύλων χρησιμοποιούνται δύο ίσου ύψους επιφάνειες. Μεταξύ τους απέχουν 39,5cm. Αρχικά στήριξα τα ξύλα, όπως προανέφερα, με 2 πιαστράκια (5,5cm από την επιφάνεια των ξύλων πατάνε πάνω στα τραπέζια) Βήμα 2 ο : σε αυτό το βήμα έλεγξα το βάρος των βαριδιών που θα χρησιμοποιούσα με τη βοήθεια μιας ζυγαριάς. Ακόμα κατέγραψα το βάρος κάθε βαριδιού σε μια κόλλα χαρτί. Βήμα 3 ο : για να τοποθετήσω τα βαράκια στα ξύλα τα τοποθέτησα μέσα σε βαζάκια για ευκολότερη χρήση αφού πρώτα μετρήσω και αφαιρέσω το βάρος τους από το σύνολο. Τέλος τοποθέτησα τα βάρη (κάθε φορά που πρόσθετα βάρος τοποθετούσα το ένα βαζάκι πάνω στο άλλο). Βήμα 4 ο : τέλος για την μέτρηση της παραμόρφωσης, μέτρησα την απόσταση του ξύλου από το πάτωμα και αφού τοποθέτησα τα βαράκια ξανά μέτρησα

5 την απόσταση. Με μια αφαίρεση υπολόγισα το αποτέλεσμα της παραμόρφωσης σε mm και cm. Φωτογραφίες για την διαδικασία μέτρησης: ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων χρησιμοποιήθηκε ένας πίνακας με τις αναλυτικές μετρήσεις κάθε είδος ξύλου αλλά και τρία διαγράμματα που παρουσιάζουν με στατιστικές την πορεία της παραμόρφωσης για κάθε ξύλο ξεχωριστά.

6 Βάρος σε g/είδη ξύλων -Δρυς- Παραμόρφωση σε mm -Πεύκο- Παραμόρφωση σε mm -Μπάλσα- Παραμόρφωση σε mm , , ,5 3, ,5 5, ,5 5 6, , , , ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΥΟ ΑΞΟΝΩΝ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΣΕ ΣΧΕΣΗ ΜΕ ΤΟ ΒΑΡΟΣ ΠΟΥ ΑΣΚΕΙΤΑΙ ΣΤΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΟΥ ΞΥΛΟΥ change / millimeters Oak Pine Balsa weight / gr

7 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην υπόθεση είχα αναφέρει το πιο πιθανό είναι ο δρυς και το πεύκο να έχουν μικρές διαφορές, με την δρυς να εμφανίζει τις μικρότερες παραμορφώσεις και το μπάλσα να εμφανίσει τις μεγαλύτερες παραμορφώσεις από τα τρία. Η υπόθεση αυτή αποδείχθηκε σωστή όπως φαίνεται και στα σχεδιαγράμματα. Παρ όλα αυτά περίμενα τις διάφορες δρυς-πεύκο να είναι μικρότερες και τα νούμερα σχεδόν παρόμοια. Όμως το πεύκο φαίνεται πως όσο αυξάνονταν σταδιακά μεγάλωνε και η διαφορά με την δρυς. Ακόμα οφείλω να σημειώσω πως όπως σε κάθε έρευνα κάποιες μετρήσεις, λόγω τον όχι τόσο αξιόπιστων οργάνων, των συνθηκών του περιβάλλοντος κλπ, μπορεί να μην είναι εντελώς ακριβείς. Πιστεύω πως η έρευνα έλιξε με επιτυχία. Η απάντηση, αν και προσωπικά ήταν σε έναν βαθμό προβλέψιμη, έδωσε χρήσιμες λεπτομέρειες και ακριβή αποτελέσματα. Μια ενδιαφέρον πρόταση που θα ήθελα να κάνω σε οποιονδήποτε θελήσει να ασχοληθεί με κάποια παρόμοια έρευνα είναι, πως τα ίδια είδη ξύλων αντιδρούν σχετικά με την αντοχή τους σε κάμψη σε νωπή κατάσταση. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή μου για την βοήθεια που μου παρείχε και την ομάδα συντηρητών του Μουσείου Μπενάκη για την παροχή δειγμάτων ξύλων. Βιβλιογραφία: