חפץ וחומר — לא אותו דבר
כיסא הוא חפץ. אבל כיסא יכול להיות עשוי מעץ, מפלסטיק או ממתכת. כוס יכולה להיות מזכוכית, מפלסטיק, מנייר או מחרסינה. ״חפץ״ הוא הדבר עצמו, ו״חומר״ הוא ממה שהוא עשוי.
כשמהנדסים ומעצבים מתכננים חפץ, הם שואלים: מה החפץ צריך לעשות? ואז בוחרים חומר שהתכונות שלו מתאימות. מטרייה צריכה לא לתת למים לעבור, חלון צריך להיות שקוף, וכדור צריך לקפוץ.
חמישה חומרים מוכרים
מתכת: ברזל, נחושת, אלומיניום וזהב הם מתכות. מתכות הן בדרך כלל חזקות ומבריקות, ומעבירות היטב חום וחשמל. לכן חוטי חשמל עשויים נחושת, וסירים עשויים מתכת. את רוב המתכות מפיקים מסלעים שנחצבים מהאדמה, שנקראים עפרות.
עץ: מגיע מעצים. הוא חזק אבל קל יחסית, ואפשר לנסר אותו, לשייף אותו ולחבר אותו במסמרים. הוא מבודד חום, ולכן ידיות של כלי בישול עשויות לעיתים קרובות מעץ. מעץ מייצרים גם נייר: מפרקים אותו לסיבים דקים, מערבבים במים ומייבשים בשכבות דקות.
זכוכית: מייצרים אותה מחול שמחממים לטמפרטורה גבוהה מאוד עד שהוא נמס, ואז מעצבים אותו ומקררים. הזכוכית שקופה, חלקה ולא סופגת מים — אבל היא שבירה.
פלסטיק: מייצרים את רוב סוגי הפלסטיק מנפט. הפלסטיק קל, זול, עמיד במים ואפשר לתת לו כמעט כל צורה וצבע. החיסרון הגדול שלו הוא שהוא מתפרק בטבע לאט מאוד, במשך מאות שנים, ולכן חשוב למחזר אותו ולהשתמש בו פחות.
תכונות של חומרים
כדי להשוות בין חומרים בודקים כמה תכונות. קשיות: האם קל לשרוט אותו? גמישות: האם אפשר לכופף אותו בלי שיישבר? שקיפות: האם אפשר לראות דרכו? ספיגה: האם הוא סופג מים כמו ספוג ובד, או דוחה אותם כמו פלסטיק? והולכה: האם הוא מעביר חום וחשמל?
לפעמים מחברים כמה חומרים יחד כדי לקבל את היתרונות של כולם. מחבת עשויה מתכת שמעבירה חום, עם ידית פלסטיק שמבודדת. מעיל גשם עשוי בד עם ציפוי שדוחה מים. נעל עשויה גומי בסוליה, ובד או עור בחלק העליון.
חומרים חדשים ורעיונות מהטבע
מדענים ומהנדסים ממציאים כל הזמן חומרים חדשים. בגדי ספורט עשויים בדים מיוחדים שמרחיקים את הזיעה מהגוף, אפודי מגן עשויים סיבים חזקים במיוחד, ויש סוגי פלסטיק שמתפרקים בטבע מהר יותר מפלסטיק רגיל.
לפעמים הרעיון מגיע מהטבע. סגר הסקוטש, שבו צד אחד עם ווים זעירים נתפס בצד השני שיש בו לולאות, הומצא אחרי שממציא שם לב לזרעים קוצניים שנדבקו לפרווה של הכלב שלו. גם היום חוקרים מסתכלים על קורי עכביש, על קונכיות ועל עלים כדי ללמוד מהם איך לבנות חומרים חזקים וחכמים יותר.
משחק בבית: בלשי חומרים
אספו עשרה חפצים קטנים מהבית: מפתח, פקק, כפית, סרגל, גולה, ספוג ועוד. לכל חפץ בדקו: ממה הוא עשוי? האם הוא שקוף? האם הוא מתכופף? האם הוא צף במים? האם מגנט מושך אותו? רשמו בטבלה, ובסוף נסו למיין את החפצים לקבוצות לפי תכונה אחת שתבחרו.