Classificació dels materials

Anomena les quatre grans famílies de materials tècnics i escriu un exemple de material de cadascuna, indicant una propietat característica per la qual s'utilitza.

Indica a quina família de materials pertany cadascun d'aquests objectes i justifica-ho amb una propietat: (a) una paella d'acer, (b) una ampolla d'aigua de PET, (c) un plat de porcellana i (d) un casc de bicicleta de fibra de carboni.

L'arbre de classificació de la figura ordena els materials tècnics en famílies, amb un exemple de cadascuna, però una branca està tapada amb un signe d'interrogació, tal com es mostra a la figura.

Indica quina família falta, escriu dos exemples de materials d'aquesta família i descriu una propietat que la caracteritzi.

Anomena tres propietats característiques dels metalls (conductivitat elèctrica i tèrmica, lluentor, mal·leabilitat...) i, per a cadascuna, un objecte quotidià que l'aprofiti.

Explica què és un aliatge i posa'n dos exemples (acer, llautó, bronze...), indicant per què la indústria utilitza aliatges en lloc de metalls purs en la majoria de les aplicacions.

Els metalls condueixen bé l'electricitat i la calor, mentre que els materials ceràmics són aïllants i aguanten temperatures molt altes. Relaciona aquestes diferències de comportament amb el tipus d'estructura interna de cada família i posa una aplicació de cada propietat esmentada.

Els polímers es divideixen en termoplàstics i termoestables. Explica la diferència clau (què passa en reescalfar-los) i posa un exemple d'objecte de cada tipus.

Anomena dues propietats típiques dels materials ceràmics (duresa, resistència a la calor, fragilitat, aïllament) i dos objectes quotidians fabricats amb aquests que depenguin d'aquestes propietats.

El vidre és un sòlid amorf (sense estructura cristal·lina ordenada) que s'obté fonent sorra. Raona a quina família de materials pertany a partir del seu comportament (dur, fràgil, aïllant, resistent a la calor i als productes químics) i no a partir del seu nom comercial.

Explica què és la densitat d'un material i per què és una propietat crítica en triar el material del xassís d'un dron, comparant-ho amb el que importaria en una pesa de gimnàs.

Explica què és un material compost i per què es fabriquen combinant dos o més materials. Descriu el cas de la fibra de vidre: què aporta la resina i què aporten les fibres dins del conjunt.

En la construcció d'un balcó en voladís sotmès al seu propi pes i al pes de persones a la seva vora, un operari inexpert ha col·locat les barres d'acer corrugat a la part inferior de la llosa de formigó en lloc de a la part superior.

1. a) Analitza la distribució de tensions a la biga en voladís: justifica quin tipus d'esforç mecànic (tracció o compressió) pateix la cara superior i quin la cara inferior en carregar-se el balcó.
2. b) Prediu què passarà en desencofrar: explica per què i per on s'esquerdarà el formigó, i per què les barres d'acer situades al fons no evitaran el col·lapse catastròfic.
3. c) Més enllà de resistir esforços mecànics oposats, justifica per què el formigó armat només funciona tèrmicament gràcies al fet que tots dos materials comparteixen un coeficient de dilatació lineal pràcticament idèntic (al voltant de 12·10⁻⁶ K⁻¹). Què passaria a l'estiu i a l'hivern si els seus coeficients fossin molt dispars?