Tecnologia

I materiali

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I materiali

Di cosa sono fatti gli oggetti che utilizziamo tutti i giorni?

Quali materiali conosciamo?

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Quali sono i materiali elencati in questa pagina?

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Di quali materiali sono fatti i banchi?

Quali sono gli oggetti elencati in questa pagina?

Le finestre?

Il pavimento del bagno?

Quali materiali conosciamo?

Il righello?

I vestiti?

L’armadio della classe?

Quanti materiali «strutturati» conosciamo?

1. LEGNO

2. CARTA

3. VETRO

4. CERAMICA

5. MATERIALI PER L’EDILIZIA

6. METALLI

7. PLASTICA

8. GOMME

9. MATERIALI COMPOSITI

10.PELLI E FIBRE TESSILI

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Quali materiali conosciamo?

massiccio è di abete, pino, ciliegio,noce; il pannello è di multistrato o di truciolare..

da stampa, da pacchi, da disegno, da banconote, per usi igienici..

incolore, colorato, cristallo, infrangibile, temperato, stratificato

terracotta, maiolica, monocottura, porcellana, gres...

da costruzione, da rivestimento, da cemento, da calce

ferro, acciaio, ghisa, rame,ottone, alluminio, oro, argento

polietilene, nylon, polistirolo, formica, PVC.

vitello, vacchetta, camoscio, coccodrillo cotone, di lino, di seta, di fibra sintetica

I materiali

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Da dove arrivano? Per cosa li usiamo? Come li scegliamo?

I materiali

Cosa impareremo sui materiali?

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Origine dei materiali

Da dove provengono i materiali?

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Origine dei materiali

Risorsa: ALBERI

Materia prima:CELLULOSA

Materiale:CARTA

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Origine dei materiali

Come si classificano le risorse?

RISORSE NATURALI: fonti da cui si ricavano le materie prime e l’energia

Le risorse naturali sfruttate per ricavare materiali utili -> MATERIE PRIME

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Origine dei materiali

Come si classificano le materie prime?

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BIOLOGICI MINERALIMATERIALI COMPOSITIVEGETALI ANIMALI METALLIFERI NON METALLIFERI COMBUSTIBILI FOSSILI

Origine dei materiali

Come si classificano i materiali?

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BIOLOGICI MINERALIMATERIALI COMPOSITIVEGETALI ANIMALI METALLIFERI NON METALLIFERI COMBUSTIBILI FOSSILI

Legno Lana Metalli vetro Materie plastiche Cemento armato

carta Seta Leghe (acciaio e ghisa)

ceramica Gomme sintetiche Pneumatici

Cotone, lino Pelli e cuoio pietre Fibre tessili sintetiche laminati plastici, fibre di carbonio…

Canapa, juta leganti

Origine dei materiali

Come si classificano i materiali?

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Le proprietà dei materiali

I materiali – le proprietà

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I materiali – le proprietà

Si può fabbricare un cacciavite di legno?

Si può fabbricare un cavo elettrico usando la

lana?

Si può fabbricare la lastra delle finestre

usando acciaio o rame?

Legno: leggero e tenace.

Carta: flessibile, piegabile e stampabile.

Stoffa: flessibile, ripiegabile e lavabile

Pelle: abbastanza rigida e resistente, ma anche flessibile

Ceramica: dura e tenace.

Vetro: trasparente e fragile.

Acciaio: tenace e resistente al calore.

Plastica: leggera e tenace.

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I materiali – le proprietà

MATERIALI DIVERSICARATTERISTICHE DIVERSE USI DIVERSI

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I materiali – le proprietà

I materiali – le proprietà

Proprietà chimico-fisichePROPRIETA’ DEFINIZIONE

Peso specifico (o massa volumica)

il rapporto tra il peso di un corpo, misuratoin Kg, ed il suo volume, misurato in dm³(oppure in g su cm3).(Sono detti metalli leggeri quelli che hanno un Ps. inferiore a 4 Kg / dm³; metalli pesanti tutti gli altri.) Peso specifico = Peso/Volume

Aspetto superficiale

modo in cui il materiale ci appare (per es. liscio o ruvido, di colore uniforme o variegato).

Dilatazione termica

i materiali metallici, ognuno in quantità diversa, subiscono unaumento di volume quando vengono riscaldati

Temperatura di fusione

la fusione è il passaggio dallo stato solido a quello liquido(Temperatura di fusione dell’acqua è = 0 °C, per il ferro è = 1535°C).

Conducibilità termica

è la proprietà dei materiali di trasmettere il calore.(Metalli ottimi conduttori, legno plastica e aria isolanti termici.)

Conducibilità elettrica

è la proprietà dei materiali metallici di trasmettere la corrente elettrica.(Metalli ottimi conduttori, vetro e ceramica isolanti elettrici)

Resistenza alla corrosione

è la proprietà di resistere al deterioramento superficiale causata da reazioni chimiche o agenti atmosferici (pioggia,neve,..). (Es. gli acciai inossidabili non sono attaccati dalla corrosione come la ruggine del ferro. I materiali inalterabili come il vetro si chiamano «inerti»)

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I materiali – le proprietà

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Prendiamo tre cubi: uno contenente acqua distillata, il secondo fatto di legno di abete, il terzo di ferro. Tutti hanno le stesse dimensioni (1 dm di lato pari a un volume di 1dm3).

Acqua

distillata

Legno

di

abete

Ferro

ESERCIZIO: calcoliamo il PESO SPECIFICO di 3 materiali diversi

http://www.cesareodoc.it/cdvertiamo/tecnica/bilancia.htm

Volume=1 dm3

Volume=1 dm3

Volume=1 dm3

Proviamo a pesarli e osserviamo come, a parità di volume, il peso segnato dalla bilancia è assai diverso tra loro

Peso ACQUA = 1 Kg

Peso LEGNO =0,5 Kg

Peso FERRO =7,8 Kg

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I materiali – le proprietà

ESERCIZIO: calcoliamo il peso specifico di 3 materiali diversi

Applicando la formula Peso specifico = Peso/Volume troveremo che tutti e tre i materiali hanno peso specifico diverso.

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I materiali – le proprietà

ESERCIZIO: calcoliamo il peso specifico di 3 materiali diversi

Applicando la formula Peso specifico = Peso/Volume troveremo che tutti e tre i materiali hanno peso specifico diverso.

Nella tabella seguente sono elencati alcuni pesi specifici dei più noti materiali.

I materiali – le proprietà

Proprietà chimico-fisiche: qualche esempio PROPRIETA’ QUALCHE ESEMPIO

Peso specifico (o massa volumica)

Kg/dm3

POLISTIROLO:0,020-0,05 ALLUMINIO:2,7ACQUA: 1 ACCIAIO: 7,86 VETRO: 2,4-2,7 ORO:19,25

Aspetto superficiale

CARTA VETRATA, LEGNO GREZZO, LEGNO LEVIGATO,…

Dilatazione termica

MERCURIO NEL TERMOMETRO

Temperatura di fusione

°C

ACQUA 0 ALLUMINIO 660FERRO 1538

Conducibilità termica

W/m K

RAME 390 LEGNO DI ABETE E PINO: 0,10 - 0,12ACCIAIO INOX 17 SUGHERO: 0,052VETRO LAMINATO 1 POLISTIROLO 0,040CARTA 0,18

Conducibilità elettrica

CONDUTTORI: METALLIISOLANTI: PLASTICA,LEGNO, VETRO

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Secondo voi…..

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Pesa di più 1 kg di paglia o 1 kg di piombo?

Il rame è un conduttore elettrico, la plastica è un isolante elettrico. Quale si usa all’interno di un cavo elettrico e quale all’esterno?

i termosifoni vengono realizzati con materiali termicamente isolanti o conduttori di calore?

Per realizzare un oggetto destinato al giardino o al balcone, quali caratteristiche dovrà possedere il materiale che userò?

I materiali – le proprietà

Proprietà meccaniche (1 di 2)PROPRIETA’ DEFINIZIONE

Resistenza alla trazione

un corpo è sollecitato a trazione quando una forza applicata tende ad allungarlo; un materiale con elevata resistenza alla trazione, si allunga molto prima di rompersi (metalli).

Resistenza alla compressione

un corpo è sollecitato a compressione quando la forza applicata tende ad accorciarlo (calcestruzzo possiede elevata resistenza a compressione)

Resistenza alla flessione

un corpo è sollecitato a flessione quando una forza applicata perpendicolarmente tende a fletterlo/piegarlo

Resistenza alla torsione

un corpo è sollecitato a torsione quando le forze applicate alle sue estremità tendono a farle ruotare in versi opposti, torcendo il materiale

Resistenza al taglio

un corpo è sollecitato al taglio quando due forze applicate a due parti del corpo tendono a farle scorrere una sull'altra rispetto a un piano di divisione.

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I materiali – le proprietà

Proprietà meccaniche (2 di 2)

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PROPRIETA’ DEFINIZIONE

Durezza Indica la capacità di un materiale di resistere alla penetrazione di una punta, ovvero la resistenza alla scalfitura (diamante duro – gesso tenero)

Resistenza a fatica

Indica la capacità dei materiali di resistere a sforzi variabili e ripetuti (ad esempio, l'accorciamento e l'allungamento di una molla ripetuto per migliaia di volte)

Fragilità Indica la capacità dei materiali di non sopportare gli urti improvvisi (sono fragili il vetro e la ceramica)

Resilienza o tenacità

Indica la capacità dei materiali di resistere agli urti improvvisi (sono resilienti i metalli e il legno)

Elasticità Indica la capacità dei materiali di riacquistare la forma iniziale se sottoposti a deformazione

Plasticità Indica la capacità dei materiali di assumere in maniera permanente la forma acquisita a fronte di una deformazione.

I materiali – le proprietà

Secondo voi…..

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Quale caratteristica deve possedere il materiale con cui si realizzano i piatti da tavola?

Come si può verificare se un materiale è plastico?

Come si può verificare se un materiale è elastico ? I binari della ferrovia, attraversati

in maniera improvvisa dai treni, quali proprietà devono avere?

I materiali – le proprietà

Proprietà tecnologiche

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PROPRIETA’ DEFINIZIONE

Fusibilità Attitudine di un materiale a farsi lavorare per fusione: la massa fusa viene versata in uno stampo, di forma anche complessa, assumendo la forma dello stesso senza alterazioni o difetti (vetro e metalli, tra cui ghisa e alluminio)

Malleabilità Attitudine di materiale a ridursi in lamine sottili; normalmente imateriali sono i più malleabili a caldo che a freddo (vetro e metalli si, ceramica no dopo la cottura)

Duttilità Attitudine di un materiale a ridursi in fili sottili (vetro e metalli si, ceramica no)

Saldabilità E’ la proprietà che ha un materiale di unirsi in un solo pezzo con unaltro, uguale o diverso (metalli)

Lucidabilità Attitudine di un corpo di acquisire una superficie lucida e brillante tramite opportune operazioni di sfregamento (metalli).

Fendibilità Attitudine di un corpo a lasciarsi fendere (tagliare) da un cuneo. (il legno si fende facilmente nel senso delle fibre)

I materiali – le proprietà

Secondo voi…..

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Quale proprietà deve possedere un materiale per ottenere delle forme molto complesse?

Con il saldatore si riesce a unire due pezzi di legno tra loro?

Quale materiale è più lucidabile tra il legno e i metalli?Che caratteristica deve possedere

un materiale per ottenere lastre sottili?

I materiali – le proprietà

Riepilogando le proprietà dei materiali….

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I materiali – le proprietà

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La lavorazione dei materiali

Qualche esempio…

MATERIALE CARATTERISTICHE

legno leggero, resistente, resiliente, ben lavorabile

ceramicaargilla ben modellabile (malleabile, duttile) Dopo cottura: dura ma fragile

vetro si può tagliare, plasmare, fondere, è malleabile, duttile, duro e fragile

plasticaLeggera, trasparente e resistente

metallimalleabili, duttili, saldabili

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I materiali

MATERIALE OGGETTI MOTIVAZIONE SCELTA MATERIALE

carta

legno

vetro

ceramica

plastica

metalli

tessuti

ESERCIZIO: elenca quali oggetti vengono costruiti con i seguenti materiali e spiega secondo te per quali motivi viene scelto un determinato materiale

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La lavorazione dei materiali

Come si lavorano i materiali?

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La lavorazione dei materiali

Lavorazione materiali: Formatura

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Getto: pezzo ottenuto per fusione, colando metallo liquido in uno stampo

Laminazione: riduzione di un materiale a forma di lamiera, barre o profilati.

Foggiatura (metalli): lavorazione di un metallo dopo averlo riscaldato sul fuoco per renderlo malleabile.

Imbutitura (metalli): deformazione a freddo di una lamiera per ottenere un pezzo a forma di coppa.

Estrusione: produzione di un pezzo lungo a sezione costante facendo passare il materiale per una fessura.

Stampaggio: per iniezione, soffiaggio, compressione, sottovuoto.

La lavorazione dei materiali

Lavorazione materiali: sottrazione

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I materiali – lavorazione

SEGA -> Segagione: taglio di un pezzo asportandone una parte.

TORNIO -> Tornitura: lavorazione che fa assumere la forma di un solido di rotazione.

FRESATRICE -> Fresatura: creare in un pezzo un canale interno o un profilo.

TRAPANO -> Foratura: praticare un foro cilindrico in un pezzo.

ALESATRICE -> Alesatura: rendere lisce le pareti interne di un pezzo cilindrico.

PIALLATRICE -> Piallatura: spianatura di una superficie.

LIMA -> Limatura: sgrossatura di un pezzo.

RETTIFICATRICE -> Rettifica: rifinitura di superfici.

Lavorazione materiali: addizione

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I materiali – lavorazione

Saldatura: unione permanente di due pezzi ottenuta riscaldando i loro lembi, con eventuale materiale da apporto.

Incollaggio: unione di due pezzi mediante uno strato di colla.

Cucitura: unione di pezzi di stoffa, pelle o carta passando un filo attraverso.

Avvitatura: unione di due pezzi utilizzando una vite.

Graffatura: unione con graffe metalliche.

Imbullonatura: unione con viti o dadi.

Cosa si ottiene dai materiali?

Prodotto semilavorato

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I materiali – semilavorati e componenti

Semilavorato: materiale che ha subito una lavorazione parziale (in figura profilato a L).

Componente: elemento finito con funzione specifica (in figura catena).

Componente

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I materiali – prodotti finiti

Prodotto finale

Prodotto monomaterialeè composto da un unico materiale.

Prodotto bimaterialeè composto da due materiali.

Prodotto multimaterialeè composto da più materiali.

La Produzione

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Qualche esempio…

Che fine fanno i prodotti finiti (e quindi i materiali)?

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I materiali – riciclaggio e smaltimento

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I materiali – riciclaggio e smaltimento

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I materiali – riciclaggio e smaltimento

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Riciclaggio e smaltimento

Vetro e metalli, materiali di origine minerale, possono essere rifusi per produrre nuovi oggetti un numero INFINITO di volte.

Carta e tessuti, materiali derivati da materia vivente a base di cellulosa, sono riciclabili un numero FINITO di volte.

Le plastiche derivano dalla materia vivente che ha formato il petrolio e sono riciclabili un numero FINITO di volte.

Le ceramiche e i materiali lapidei sono di origine minerale, non fusibili e non combustibili. Vengono smaltiti in discarica oppure vengono usati per colmare delle depressioni presenti nel terreno oppure come materiali inerti nell’edilizia.

I materiali non riciclabili vengono smaltiti in discarica.

http://gestione-rifiuti.it/metodi-smaltimento

I materiali – riciclaggio e smaltimento

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I materiali – riciclaggio e smaltimento

ESERCIZIO: Svolgi una piccola ricerca su internet per approfondire come vengono smaltiti/riciclati i diversi materiali.

Sitografia:http://gestione-rifiuti.it/metodi-smaltimentohttp://www.frusco.com/_vti_g1_27.aspx?rpstry=5_ (legno)http://www.corepla.it/ (plastica - cosa metto nella differenziata, cosa si fa con la plastica riciclata) http://www.cesareodoc.it/areatecnica/tecnica/ricicla.htm

Materiali:LegnoCartaAlluminioFerro/acciaioPlasticaVetroRifiuti sanitari (**)Olii usatiAmiantoPile e batterie auto

http://gestione-rifiuti.it/metodi-smaltimentohttp://www.frusco.com/_vti_g1_27.aspx?rpstry=5_http://www.corepla.it/http://www.cesareodoc.it/areatecnica/tecnica/ricicla.htm

Fine

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Per concludere…

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I materiali – riciclaggio e smaltimento

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Ciclo di vita dei materiali

Gli scarti della lavorazione e il materiale riciclato dai rifiuti riutilizzati come risorse -> Materie prime seconde (MPS)

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Sviluppo sostenibile : tutte le risorse sono preziose

Sfruttamento eccessivo delle Risorse (Esauribili e Rinnovabili)

Esaurimento

irreversibile

delle risorse

Danni

all’ambiente

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Sviluppo sostenibile : Regola delle 3 R

Sviluppo sostenibile: garantisce i bisogni delle generazioni attuali senza compromettere quelli delle generazioni future

RIDUCO i rifiuti RICICLO gli oggettiRIUSO gli oggettiLimito imballaggi esprechi

Riparo invece di buttare e reinvento oggetti

Raccolta differenziata

Regola delle 3R