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4° medio · Ciencias para la Ciudadanía
El proyecto tecnológico · Productos, materiales y fabricación

La selección de materiales

En el liceo quieren hacer una banca para el patio y comprar un sartén nuevo para la cocina del casino escolar. ¿Por qué el mango del sartén no es del mismo metal que el sartén, y por qué la banca del patio no se hace de cualquier cosa? Elegir el material correcto es la mitad del diseño: cada material tiene propiedades que lo hacen ideal para una pieza e inadecuado para otra.

Las propiedades de los materiales

Cada propiedad justifica una decisión técnica: por qué el mango es de un material y la hoja de otro.

Las propiedades mecánicas (dureza, elasticidad) dicen cómo responde el material a las fuerzas. Las térmicas y eléctricas (conductividad) dicen cómo se comporta con el calor y la corriente.

Cuatro propiedades de los materiales ilustradas con un objeto: un martillo para la dureza, un cable de cobre para la conductividad, un tapón de corcho que flota para la densidad y una banda de caucho estirada para la elasticidad. dureza (martillo) corriente eléctrica conductividad (cable de cobre) agua densidad (corcho) en reposo estirada elasticidad (caucho)

Muestras comunes del taller: la madera (veta visible, ligera, aislante), el cobre (rojizo, muy buen conductor; Chile es un gran productor), el acrílico (rígido, transparente), el acero (gris oscuro, pesado, magnético) y la cerámica (dura, aislante, frágil). Ojo: no todos los metales son magnéticos; el cobre y el aluminio no lo son.

Para clasificar un objeto, mira de qué familia es su material principal: madera (lápiz, banca), metal (sartén, cable), plástico (regla transparente, botella PET), cerámico (maceta de greda, taza, vidrio) y textil (polera de algodón, mochila).

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Se presentan cuatro muestras de materiales habituales en el taller, numeradas del 1 al 4: 1. Un listón de tono claro con vetas naturales visibles. 2. Una plancha…

Se presentan cuatro muestras de materiales habituales en el taller, numeradas del 1 al 4:

  1. Un listón de tono claro con vetas naturales visibles.

  2. Una plancha metálica de color rojizo brillante.

  3. Una plancha rígida, incolora y transparente.

  4. Una barra metálica gris oscura, pesada y magnética.

Identifícalos y propón un objeto que podrías fabricar con cada uno, justificando la elección con una propiedad del material.

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Clasifica estos objetos según su material principal (madera, metal, plástico, cerámico o textil): un sartén, una maceta, una camiseta, una regla transparente y un lápiz.

Clasifica estos objetos según su material principal (madera, metal, plástico, cerámico o textil): un sartén, una maceta, una camiseta, una regla transparente y un lápiz.

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Define con tus palabras y pon un ejemplo de cada una de estas propiedades de los materiales: dureza, conductividad eléctrica y densidad.

Define con tus palabras y pon un ejemplo de cada una de estas propiedades de los materiales: dureza, conductividad eléctrica y densidad.

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Indica si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y corrige las falsas: (a) todos los metales son atraídos por un imán, (b) el vidrio es aislante eléctrico, (c) la…

Indica si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y corrige las falsas: (a) todos los metales son atraídos por un imán, (b) el vidrio es aislante eléctrico, (c) la madera seca conduce bien la electricidad.

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Elegir según propiedades comparadas

Cada objeto exige una combinación distinta de propiedades, y el material se elige comparando las alternativas.

Además de las propiedades técnicas, un buen criterio incluye el origen y el desecho del material, el costo y si hay en la región: greda, madera de pino de la zona, cobre, fibras naturales, hormigón o PET reciclado. Un material que se consigue cerca y se puede reutilizar o reciclar daña menos al entorno de la comunidad. Un ejemplo es una polera hecha con PET reciclado o una maceta de plástico reciclado: ahorran materia prima nueva. También cuenta la seguridad: si el objeto va a la boca o a la piel (un juguete, una botella), el material no puede ser tóxico.

Gráfica de barras de la densidad en g/cm³ de tres materiales: pino 0,5, aluminio 2,7 y acero 7,8. 1 3 5 7 Densidad (g/cm³) 0,5 pino 2,7 aluminio 7,8 acero
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Nombra un objeto de tu vida diaria fabricado con material reciclado o claramente reciclable y explica qué ventaja tiene haberlo elegido así.

Nombra un objeto de tu vida diaria fabricado con material reciclado o claramente reciclable y explica qué ventaja tiene haberlo elegido así.

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Para fabricar una banca de jardín que estará siempre a la intemperie, compara la madera y el acero en al menos tres propiedades relevantes y decide cuál elegirías,…

Para fabricar una banca de jardín que estará siempre a la intemperie, compara la madera y el acero en al menos tres propiedades relevantes y decide cuál elegirías, justificando tu decisión.

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El gráfico compara la densidad de tres materiales de taller. Para el chasis de un dron escolar interesa que sea lo más ligero posible pero rígido. Razona, usando los…

El gráfico compara la densidad de tres materiales de taller. Para el chasis de un dron escolar interesa que sea lo más ligero posible pero rígido. Razona, usando los datos del gráfico, qué material elegirías y qué otra propiedad comprobarías antes de decidir.

2 4 6 8 g/cm³ 0,5 2,7 7,8 pino aluminio acero
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Los mangos de las ollas y sartenes son de plástico o de madera, nunca del mismo metal que el cuerpo. Explica esta decisión de diseño usando al menos dos propiedades de…

Los mangos de las ollas y sartenes son de plástico o de madera, nunca del mismo metal que el cuerpo. Explica esta decisión de diseño usando al menos dos propiedades de los materiales.

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Una misma silla puede fabricarse en pino, en acero o en polipropileno. Haz una tabla comparativa con tres propiedades relevantes y decide cuál elegirías para un casino…

Una misma silla puede fabricarse en pino, en acero o en polipropileno. Haz una tabla comparativa con tres propiedades relevantes y decide cuál elegirías para un casino escolar, justificándolo.

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Elige un material para cada uno de estos elementos y justifícalo con una propiedad clave, descartando además una alternativa que parezca válida: el fondo de una pecera,…

Elige un material para cada uno de estos elementos y justifícalo con una propiedad clave, descartando además una alternativa que parezca válida: el fondo de una pecera, un imán de refrigerador y el asa de una tetera.

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Las bisagras de plástico de un casillero se rompen a los pocos meses de uso. Analiza qué propiedad se ignoró al elegir aquel material, qué material alternativo…

Las bisagras de plástico de un casillero se rompen a los pocos meses de uso. Analiza qué propiedad se ignoró al elegir aquel material, qué material alternativo propondrías y por qué.

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Una lámpara solar de jardín tiene varias partes: el poste, la carcasa del panel solar, la pantalla que protege la luz y el soporte interior de las pilas. Elige un…

Una lámpara solar de jardín tiene varias partes: el poste, la carcasa del panel solar, la pantalla que protege la luz y el soporte interior de las pilas. Elige un material concreto para cada parte y justifica cada elección con una propiedad.

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Un juguete infantil debe ser atóxico, resistente a las mordidas, lavable y liviano. Analiza qué materiales cumplirían todos los requisitos y qué compromisos acepta cada…

Un juguete infantil debe ser atóxico, resistente a las mordidas, lavable y liviano. Analiza qué materiales cumplirían todos los requisitos y qué compromisos acepta cada opción posible.

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Probar y comparar: una prueba de dureza justa

Antes de decidir, a veces conviene comprobar una propiedad en el taller. Para que el resultado sirva, la comparación tiene que ser justa: solo debe cambiar el material.

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Diseña un experimento sencillo de taller para comparar la dureza de tres materiales (madera de pino, plástico y aluminio): procedimiento, qué variable se mide y cómo…

Diseña un experimento sencillo de taller para comparar la dureza de tres materiales (madera de pino, plástico y aluminio): procedimiento, qué variable se mide y cómo asegurar que la comparación es justa.

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Materiales compuestos y capas protectoras

Ampliación breve: los materiales compuestos y la corrosión van más allá de lo básico, pero basta con reconocerlos, porque explican muchas decisiones reales de construcción.

Cuando ningún material simple cumple todos los requisitos, se combinan dos para sumar sus puntos fuertes.

Una viga de hormigón armado, ligeramente flexionada, apoyada en dos extremos y cargada en el centro: la cara superior trabaja a compresión y las varillas de acero de la parte inferior resisten la tracción. hormigón compresión + varillas de acero tracción = carga compresión tracción varillas de acero hormigón armado
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El mango de un destornillador combina plástico duro con zonas de goma. Razona qué propiedades aporta cada material y por qué el mango no se fabrica entero de acero como…

El mango de un destornillador combina plástico duro con zonas de goma. Razona qué propiedades aporta cada material y por qué el mango no se fabrica entero de acero como la varilla.

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Explica qué es un material compuesto usando el ejemplo del hormigón armado o de la fibra de vidrio: qué aporta cada componente y por qué la combinación mejora a los…

Explica qué es un material compuesto usando el ejemplo del hormigón armado o de la fibra de vidrio: qué aporta cada componente y por qué la combinación mejora a los materiales por separado.

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Un equipo elige aluminio para una estructura exterior «porque no se oxida». Matiza la afirmación: qué le ocurre realmente al aluminio en contacto con el aire y por qué…

Un equipo elige aluminio para una estructura exterior «porque no se oxida». Matiza la afirmación: qué le ocurre realmente al aluminio en contacto con el aire y por qué eso acaba protegiéndolo.

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Investiga qué es el acero corten y por qué se usa en esculturas al aire libre sin pintar. Relaciónalo con la idea de «capa protectora» y compáralo con la solución de…

Investiga qué es el acero corten y por qué se usa en esculturas al aire libre sin pintar. Relaciónalo con la idea de «capa protectora» y compáralo con la solución de pintar el acero cada pocos años.

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Decidir con criterios técnicos, sociales y ambientales

Elegir entre varias opciones válidas exige comparar y reconocer qué desventaja se acepta.

Matriz comparativa de acero y plástico en peso, resistencia e higiene: el ancho de cada rectángulo indica cuánto destaca el material en esa propiedad. peso resistencia higiene acero plástico Más ancho = mayor valor de la propiedad

Dilema frecuente: bioplástico o plástico reciclado. El bioplástico viene de materia prima vegetal, pero no siempre se degrada en un relleno sanitario y puede contaminar el reciclaje común. El plástico reciclado (como el PET) reduce residuos, pero se degrada tras varios reciclados. Se elige reconociendo la debilidad de la opción.

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Hay que elegir el material de una botella reutilizable para la mochila escolar. Valora el acero inoxidable, el plástico y el vidrio según peso, resistencia a los golpes,…

Hay que elegir el material de una botella reutilizable para la mochila escolar. Valora el acero inoxidable, el plástico y el vidrio según peso, resistencia a los golpes, higiene y costo; elige uno y justifica tu decisión reconociendo qué desventajas aceptas.

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Un envase de yogur combina varios materiales (vasito de plástico, tapa de aluminio, etiqueta). Analiza por qué la multimaterialidad complica su reciclaje y propón un…

Un envase de yogur combina varios materiales (vasito de plástico, tapa de aluminio, etiqueta). Analiza por qué la multimaterialidad complica su reciclaje y propón un rediseño que la evite.

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Evalúa el dilema «bioplástico frente a plástico reciclado» para fabricar una botella: origen de la materia prima, degradación y reciclabilidad. Defiende una opción…

Evalúa el dilema «bioplástico frente a plástico reciclado» para fabricar una botella: origen de la materia prima, degradación y reciclabilidad. Defiende una opción reconociendo sus puntos débiles.

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Vuelve al principio: la sartén necesita un cuerpo que conduzca bien el calor y un mango que no lo conduzca, así que ningún material sirve para las dos funciones: se combinan materiales distintos. La banca del patio pide resistir lluvia y sol, y se elige comparando propiedades, costo y desecho.

Resumen

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