Esercizi: Le proprietà dei materiali

Collega ogni proprietà alla sua definizione: (a) durezza, (b) elasticità, (c) conducibilità elettrica, (d) densità. Definizioni: 1. capacità di riprendere la forma dopo essersi deformato; 2. resistenza a essere scalfito o consumato; 3. facilità a lasciar passare la corrente elettrica; 4. rapporto tra la massa di un materiale e il volume che occupa.

Le proprietà sensoriali si percepiscono con i sensi. Descrivi il colore, la lucentezza e la superficie di tre oggetti della tua aula (il banco, un righello, la lavagna) e spiega quale senso usi per conoscere ciascuna di queste proprietà.

Vero o falso? Giustifica ogni risposta: (a) il rame è un buon conduttore elettrico; (b) la gomma è un materiale molto duro; (c) un pezzo di acciaio pesa più di un pezzo di sughero della stessa dimensione perché è più denso; (d) il vetro è un materiale elastico.

Quale proprietà conta di più in ciascun caso? (a) la lama di una sega; (b) l'interno di un cavo; (c) la molla di una penna; (d) l'imbottitura di un cappotto invernale. Giustifica ogni risposta con una frase.

La figura mostra una scala di durezza con vari materiali ordinati dal meno duro al più duro, ma uno di essi ha perso il nome, come si vede nello schema.

Quale materiale tra quelli che conosci potrebbe occupare il vuoto? Motiva la tua risposta confrontandolo con i suoi vicini della scala e poi colloca altri due materiali nella scala: l'unghia del tuo dito e il diamante.

Classifica questi materiali in conduttori e isolanti dell'elettricità: rame, plastica, legno secco, acciaio, gomma. Spiega perché questa proprietà decide quale materiale va all'interno e quale all'esterno di un cavo.

Un elastico di gomma e un pezzo di plastilina si deformano quando li allunghi, ma solo uno dei due recupera la sua forma quando lo lasci. Spiega quale proprietà li differenzia e fai un esempio di oggetto in cui questa proprietà è indispensabile perché funzioni.

Le pentole sono di metallo, ma il manico di solito è di legno o di plastica. Spiegalo usando la conducibilità termica e ragiona su cosa succederebbe con una pentola fatta di un unico pezzo di acciaio, manico compreso.

La figura confronta alcune proprietà di cinque materiali del laboratorio, ma alcune caselle non sono completate, come mostra lo schema.

Completa le caselle contrassegnate con «?» e spiega poi quale materiale della tabella sceglieresti per fabbricare la testa di un martello e quale per il manico flessibile di una frusta giocattolo, motivando le proprietà che ti hanno fatto decidere.

Una moneta di rame scalfisce il gesso, ma non scalfisce l'acciaio; l'unghia scalfisce il gesso, ma non scalfisce la moneta. Ordina questi quattro materiali dal meno duro al più duro e spiega quale semplice prova hai usato per ordinarli (la «prova di scalfittura»).

Un cubo di sughero e un cubo di acciaio della stessa dimensione non pesano uguale. Spiega quale proprietà lo spiega, ragiona sul perché il sughero galleggia nell'acqua e l'acciaio affonda, e cosa c'entra la densità dell'acqua.

Scegli il materiale di ogni parte di un ombrello tra queste opzioni e giustifica ogni scelta con almeno una proprietà: (a) le stecche: fibra flessibile o biscotto; (b) il tessuto: tessuto impermeabile o carta di giornale; (c) il manico: plastica dura o spugna.

La scocca di un cellulare può essere di plastica o di metallo. Confronta le due opzioni pensando al peso, alla resistenza ai graffi e a quanto lasciano passare bene le onde del wifi, e di' quale sceglieresti tu con le tue ragioni.

Classifica queste proprietà in meccaniche, termiche, elettriche o sensoriali: durezza, conducibilità termica, lucentezza, elasticità, conducibilità elettrica, colore. Poi fai un esempio di oggetto in cui ciascuna sia la proprietà chiave.

Un cavo elettrico è di rame all'interno e di plastica all'esterno. Spiega quale proprietà apporta ciascuno strato e ragiona su cosa potrebbe succedere se il cavo si spella e il rame resta scoperto.

Il vetro è molto duro (quasi non si scalfisce) ma si rompe se cade a terra. Spiega la differenza tra durezza e fragilità usando questo esempio e cita un altro materiale duro e fragile, e un altro tenero ma difficile da rompere.

La scuola vuole comprare nuove sedie per l'aula. Stabilisci le tre proprietà più importanti (resistenza, poco peso per spostarle, facilità di pulizia, comodità...), scegli un materiale per la struttura e un altro per il sedile, e spiega quali materiali scarti e perché.

Progetta un esperimento di laboratorio per ordinare per durezza tre materiali (legno di pino, alluminio e una pietra) usando solo i materiali stessi, scalfendoli l'uno con l'altro. Spiega la procedura, cosa annoteresti in ogni prova e quale conclusione ti aspetti di ottenere.

Un negozio vende biciclette di acciaio, di alluminio e di fibra di carbonio. Confronta il peso, la resistenza e il prezzo di ciascuna opzione e consiglia una per: (a) una persona che la usa ogni giorno per andare a scuola; (b) una ciclista che gareggia. Giustifica perché i tuoi consigli sono diversi.

Un pentolino di rame con manico di legno costa parecchio più di uno fatto tutto di acciaio. Analizza quali proprietà spiegano questo progetto (il rame distribuisce il calore in modo molto uniforme, il legno si scalda appena) e ragiona se vale la pena pagare il sovrapprezzo per cucinare a fuoco lento.

«Più un materiale è duro, meglio è per tutto.» Valuta la frase con due controesempi (la gomma di una ruota, la cover morbida del cellulare, la suola di una scarpa) e riformulala in modo che sia corretta.

Devi scegliere il materiale di una borraccia riutilizzabile: acciaio inossidabile, plastica dura o vetro. Costruisci una tabella decisionale con quattro criteri (peso, resistenza alle cadute, igiene e sapore, prezzo), assegna a ogni materiale un punteggio da 1 a 3 e trai una conclusione motivata a partire dalla tua tabella.

Puoi farlo su carta e inviare una foto con la tua risposta.

Ti danno un oggetto misterioso: brilla come un metallo, pesa parecchio, non si scalfisce con l'unghia e una calamita non lo attrae. Ragiona su quale materiale potrebbe essere (acciaio inossidabile? alluminio? una ceramica?) e progetta altre due prove per scoprirlo senza romperlo.

Progetta una prova per confrontare l'elasticità di tre elastici di gomma di diverso spessore: cosa misureresti (di quanto si allunga ciascuno appendendo lo stesso peso e se torna alla lunghezza iniziale quando lo si toglie), come lo annoteresti e cosa prevedi che accadrà. Spiega quale proprietà stai misurando esattamente e che differenza c'è con la durezza.