Vediamo adesso come distinguere i vari materiali tra di loro. Che cosa li caratterizza? E quindi per cosa possono essere utilizzati? Proprio come le caratteristiche fisiche (come statura, colore degli occhi, capelli ...) e caratteriali permettono di distinguere una persona dall'altra, così i materiali hanno le loro proprietà (fisiche, meccaniche e tecnologiche) che li caratterizzano e ne rendono efficace l'impiego per certe applicazioni piuttosto che altre.
Prendiamo in esame alcune di queste proprietà.
Proprietà dei materiali
- Peso specifico (=peso:volume)
- Conduttività termica ed elettrica
- Resistenza meccanica
- Inalterabilità o Resistenza a corrosione (ruggine)
- Durezza
- Resilienza (Fragilità/Tenacità ) : Approfondisci su rottura fragile
- Fusibilità
- Impermeabilità/Idrofilia/ Igroscopicità
- Trasparenza/Opacità
- Infiammabilità
ESERCIZIO 1
Per comprendere meglio ogni proprietà rispondi alle seguenti domande e fai dei semplici esperimenti:
- Peso specifico: confronta liquidi con densità diversa, in un bicchiere metti dell'acqua e dell'olio, che cosa osservi? quale liquido è più pesante? poi in un altro bicchiere versa dell'alcol e dell'olio, che cosa osservi? quale liquido è più pensante adesso? tra olio, acqua e alcol quindi qual è il più pesante e il meno pesante?
- Conducibilità termica: dentro ad una pentola con dell'acqua che bolle metti un cucchiaio con manico di metallo e un mestolo di legno. Aspetta alcuni minuti e poi tocca i due manici: che differenza c'è tra i due? quale materiale conduce bene il calore? quale invece è un buon isolante termico?
- Resistenza meccanica: considera un oggetto che può essere fatto di materiali diversi, ad esempio un righello di plastica, uno di metallo e uno di legno. Se provi a piegarlo con le mani che cosa succede nei tre diversi casi? Quale si rompe più facilmente? Quale si spezza di netto e quale invece si piega e resta piegato?
- Resistenza a corrosione: prendi degli oggetti di materiali diversi, ad esempio legno, ferro, alluminio, vetro, e sotterrali in giardino, oppure tienili all'esterno a contatto con l'aria e la pioggia. Dopo due settimane recuperali, puliscili e osservali: cosa è cambiato nel loro aspetto? Quali si sono deteriorati? e perché?
- Durezza: con la punta di una penna biro premi con forza per alcuni secondi sulla superficie piana di oggetti di materiali diversi, ad esempio legno, vetro, ferro, plastica. Quando togli la penna, cosa noti sulla superficie dell'oggetto? Si vede un'impronta? grande quanto? quale sarà il materiale più duro e quale quello più tenero? in base a cosa puoi stabilirlo?
- Fragilità/Tenacità: considera oggetti di materiali diversi (ferro, vetro, legno, plastica) se vengono lasciati cadere a terra quali di questi si possono rompere molto facilmente? quali si romperebbero solo cadendo da una altezza elevata? quali invece non si romperebbero mai cadendo? Quali saranno quelli fragili e quali quelli tenaci?
- Fusibilità: quali materiali diventano liquidi se vengono riscaldati a una certa temperatura? come si chiama questa temperatura?
- Impermeabilità/idrofilia: cosa succede se un oggetto di un certo materiale viene a contatto con l'acqua? l'assorbe oppure no? Immergi in un recipiente d'acqua un indumento (esempio calzino) interamente di lana, uno interamente di cotone e uno interamente di poliestere o altra fibra sintetica: che differenze puoi notare? poi immergi in acqua un mestolo di legno, un cucchiaio di acciaio e uno di plastica, poi asciugali con un panno: che differenza noti?
- Trasparenza/opacità: considera oggetti di materiali diversi (legno, ferro, vetro, plastica), che cosa succede quando vengono colpiti dalla luce? la luce li può attraversare? quindi riusciamo a vedere attraverso di essi? oppure no? quali materiali possono essere trasparenti e quali invece sono sempre opachi?
- Infiammabilità: tra i materiali che abbiamo visto, quali prendono fuoco facilmente? quali sono considerati ottimi combustibili? quali invece non prendono fuoco affatto?
ESERCIZIO 2
Ora costruisci una tabella come la seguente e confronta ogni materiale diverso indicando un valore per le varie proprietà. Inserisci una freccia in alto o in basso se la proprietà ha un valore alto o basso, invece inserisci un trattino se ritieni che la proprietà abbia un valore medio rispetto agli altri materiali. Nel caso il materiale non abbia affatto quella proprietà inserisci una X.
Colora di verde le caratteristiche fisiche, di rosso quelle meccaniche e di blu quelle tecnologiche.
ESERCIZIO 3
Per ognuno dei seguenti materiali compila la carta di identità con le informazioni più importanti.
Materiali:
Legno
Carta
Vetro
Ferro
Rame
Alluminio
ESERCIZIO 4
Assegnato un oggetto compila la scheda rispondendo alle domande.
Prima di scrivere sulla scheda prendi degli appunti di brutta, fai delle ricerche sul libro, sul web e confrontati con i genitori o chi ti può dare altre informazioni utili.
Poi riempi la scheda anche in modo sintetico e schematico.
Domande scheda:
- In generale quali importanti proprietà deve avere l'oggetto per funzionare bene?
- In quali differenti materiali si può realizzare il tuo oggetto? e quali sono i vantaggi e gli svantaggi che ha l'oggetto nei vari casi?
- Immagina l'oggetto realizzato con un altro materiale a tua scelta (diverso da quelli con cui solitamente è fatto): quali problemi si avrebbero nel suo utilizzo?
- Inventa un nuovo materiale per costruire l'oggetto che unisca le proprietà di due materiali diversi, dagli un nome originale e scrivi quali vantaggi e miglioramenti potresti ottenere grazie a questo nuovo materiale.
Lista oggetti:
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ESERCIZIO 5
Per ogni materiale costruisci una scheda o una mappa concettuale utilizzando il libro e aggiungendo disegni e schemi dove necessario.
Specifica le informazioni distinguendole nei seguenti quattro punti:
- Origine: che origine ha il materiale: animale, vegetale o minerale? Quale o quali sono le materie prime da cui si ricava? La materia prima può classificarsi come rinnovabile o non rinnovabile? Si può riciclare?
- Produzione: qual è il processo di produzione del materiale? Ovvero, come si fa a passare dalla materia prima fino al materiale?
- Caratteristiche: quali sono le principali proprietà del materiale?
- Tipologie e utilizzi: quali sono i più importanti semilavorati e prodotti finiti che si ricavano dal materiale? e per cosa sono utilizzati in genere?
Schema della mappa concettuale:
(Denominazione = nome del materiale)
