Esercizi: Prove e procedure sperimentali

Spiega la differenza tra una prova distruttiva e una prova non distruttiva su un materiale. Fai un esempio di ciascuna.

Descrivi con parole tue come si può verificare se un campione di legno e uno di plastica conducono la corrente elettrica usando una pila, una lampadina e dei cavetti. Che cosa osservi nei due casi?

Indica quale proprietà viene verificata da ciascuna prova:

1. a) Si lascia un pezzo di ferro all'aperto per un mese e si osserva la ruggine.
2. b) Si appoggia una punta d'acciaio sul materiale e si cerca di scalfirlo.
3. c) Si piega un filo metallico avanti e indietro fino a rottura.
4. d) Si pesa un campione e se ne misura il volume in un cilindro graduato.

Vuoi confrontare l'isolamento termico di tre materiali (polistirolo, lana di roccia, cartone) per una scuola di Torino. Hai tre bicchieri identici con acqua calda a 80 °C.

1. a) Descrivi la procedura sperimentale: cosa misuri, con quale strumento e ogni quanto tempo.
2. b) Quali variabili devi mantenere uguali per rendere il confronto equo?
3. c) Come presenteresti i risultati per scegliere il materiale migliore?

In una prova di flessione, tre listelli di uguale sezione e lunghezza 50 cm sono appoggiati agli estremi e caricati al centro finché cedono:

• Pino: cede a 180 N

• Faggio: cede a 270 N

• Compensato: cede a 225 N

1. a) Ordina i materiali dal più al meno resistente a flessione.
2. b) Calcola di quanto percento il faggio resiste più del pino.
3. c) Indica due precauzioni per eseguire la prova in sicurezza.

Una classe di Napoli misura la durezza di quattro minerali con la scala di Mohs usando una moneta di rame (durezza circa 3) e un chiodo di ferro (durezza circa 4,5). Il minerale X è scalfito dal chiodo ma non dalla moneta; il minerale Y non è scalfito da nessuno dei due; il minerale Z è scalfito dalla moneta.

1. a) Ordina X, Y, Z dal più tenero al più duro.
2. b) Fra quali valori della scala si trova la durezza di X?
3. c) Che cosa si può dire con certezza su Y e che prova aggiuntiva proporresti?

Un laboratorio di Padova esegue una prova di trazione su un provino di acciaio con sezione $S = 78{,}5$ mm² (diametro 10 mm). Il provino si rompe a un carico massimo di 35,2 kN e la lunghezza passa da 50 mm a 60 mm.

1. a) Calcola la resistenza a trazione $\sigma = \frac{F}{S}$ in MPa.
2. b) Calcola l'allungamento percentuale a rottura.
3. c) Il materiale è fragile o duttile? Motiva con i dati.
4. d) Come cambierebbe il risultato se il provino avesse diametro 20 mm dello stesso acciaio? Distingui tra forza di rottura e tensione di rottura.

Un fabbricante di Prato afferma che un nuovo tessuto è «impermeabile e traspirante». Devi progettare due prove per verificare ciascuna affermazione.

1. a) Descrivi una prova per l'impermeabilità: strumenti, procedura e criterio di accettazione.
2. b) Descrivi una prova per la traspirabilità.
3. c) Spiega perché le due proprietà sembrano contraddittorie e come i materiali tecnici le conciliano.
4. d) Quali variabili devi controllare perché i risultati siano ripetibili?

Quattro provini di una lega, testati in laboratorio, hanno dato come densità (g/cm³): 2,69; 2,71; 2,70; 2,95.

1. a) Calcola la media dei primi tre valori e l'intervallo (massimo meno minimo) di questi tre.
2. b) Il quarto valore è compatibile con gli altri? Proponi una spiegazione e come verificheresti.
3. c) Se la densità attesa è 2,70 g/cm³, calcola l'errore percentuale del quarto valore.
4. d) Perché è importante ripetere una misura più volte?