LE PROPRIETA FISICHE DELLA CARTA

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1 LE PROPRIETA FISICHE DELLA CARTA Classe 4 A Primaria Di Gallicano E S P E R I M E N T I E O S S E R V A Z I O N I S C I E N T I F I C H E A P O R T A T A D I B A M B I N I Anno scolastico 2014/2015

2 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.

3 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.

4 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.

5 MATERIALI, APPARECCHI E STRUMENTI IMPIEGATI: Vari tipi di carta Contenitori per acqua Bilancia Metro Strumenti di misurazione non convenzionali creati dagli alunni

6 AMBIENTE IN CUI E STATO SVILUPPATO IL PERCORSO Aula TEMPO IMPIEGATO

7 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.

8 E OGGI? QUALI MATERIE PRIME VENGONO USATE PER LA FABBRICAZIONE DELLA CARTA? Cerchiamo informazioni su internet: MATERIALI Cenci di lino, cotone, canapa, juta Cellulosa (pasta chimica) ottenuta dal legno che la contiene in misura dell 80% Pasta di legno (pasta meccanica) mescolata con cellulosa Cartaccia (selezione di residui di taglio o di carta già stampata) TIPI DI CARTA Carte a mano, carta usomano, carte pregiate. Carta usomano. Carta semipregiata Carta di tipo medio e di tipo comune Carta di tipo comune

9 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

10 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 MECCANICHE Resistenza alla trazione Resistenza allo strappo Resistenza alla piegatura PROPRIETA TECNOLOGICHE Stampabilità Cancellabilità 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!

11 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!

12 PERCHE IL FOGLIO DI GIORNALE STRAPPATO IN UNA DIREZIONE RISULTA LINEARE E NELL ALTRA NO? Riproviamo l esperienza in classe:

13 RACCOGLIAMO IN UNA TABELLA I RISULTATI DELL OSSERVAZIONE STRAPPO VERTICALE obliquo non preciso lineare abbast anza preciso STRAPPO ORIZZONTALE obliquo non preciso lineare abbastan za preciso

14 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.

15 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»

16 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.»

17 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.

18 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

19 LE NOSTRE IPOTESI: RESISTENZA ALLO SFALDAMENTO IN ACQUA BASSA RESISTENZA MEDIA RESISTENZA ALTA RESISTENZA

20 Il provino si è disfatto rendendo difficile anche recuperarlo. I risultati dopo una settimana di immersione 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.

21 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

22 Osserviamo i risultati e li registriamo in una tabella

23 risultati: 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.

24 PROVA DI ASSORBIMENTO PER DIFFUSIONE CAPILLARE Prepariamo 4 provini di carta di 15 cm x 15 cm 1. Campione 1 : scottex tipo A 2. Campione 2: scottex tipo B 3. Campione 3: carta igienica 4. Campione 4: carta di giornale

25 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.

26 velocità di assorbenza manteniment o compatezza

27 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).

28 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.

29 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

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