Materiali e Proprietà: classificazione e proprietà fisiche principali

MATERIALI E PROPRIETA'

GLI ARGOMENTI DI QUESTA LEZIONE LI TROVIAMO SUL VOLUME B, A PAG. 185 E SEGUENTI.

CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI

I materiali sono classificati in primo luogo in relazione all'uso che l'uomo fa di essi. Possiamo così trovare i seguenti materiali:

1. Metalli
2. Legno
3. Tessuti
4. Carta

PDF.js viewer 25/11/23, 09:34 Pagina 1 di 26https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html?f ... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf Pagina 2 di 26 MATERIALI E PROPRIETA' CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI

1. Materiali lapidei (dal latino LAPIS che significa PIETRA). Sono tutti quelli che derivano dalle rocce (sabbia, ghiaia, marmo, pietre squadrate,terra ecc.)
2. Leganti (cemento, calce, gesso)

25kg

1. Materiali ceramici (si ottengono con la cottura al forno di argilla opportunamente lavorata. Es. mattoni, piastrelle, tegole, vasi ecc.)

PDF.js viewer 7) Vetro 25/11/23, 09:34PDF.js viewer Pagina 3 di 26 https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA' CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI

1. Plastica

L ALTRI MATERIALI SONO: Adesivi; Vernici; Impermeabilizzanti Isolanti ecc. ecc.

-- ELEPUR ELEPHANT ELEPHANT 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA' Le proprietà dei materiali che ora studieremo sono descritte, in alcuni casi, con riferimento particolare ai metalli, però sono, in generale, valide per tutti i materiali. Le proprietà dei materiali si dividono in 4 gruppi:

PROPRIETA' CHIMICHE

Sono quelle che si occupano della struttura microscopica della materia. (Atomi e molecole, cioè dell'infinitamente piccolo)

PROPRIETA' FISICHE

Si riferiscono alla struttura macroscopica della materia, cioè ad una porzione di materiale abbastanza grande da poter essere presa in mano.

PROPRIETA' MECCANICHE

Studiano la resistenza del materiale all'azione di forze esterne

PROPRIETA' TECNOLOGICHE

Si occupano della lavorabilità del materiale, cioè di come può essere lavorato più facilmente a seconda del tipo. PDF.js viewer 25/11/23, 09:34 Pagina 4 di 2625/11/23, 09:34 PDF.js viewer MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

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PROPRIETA' FISICHE

Non studiamo le proprietà chimiche, già oggetto di altra disciplina. Le Proprietà Fisiche sono quelle che si occupano della struttura macroscopica della materia. Citiamo tra esse:

1. MASSA VOLUMICA O DENSITA'
2. DILATAZIONE TERMICA
3. TEMPERATURA DI FUSIONE
4. CONDUCIBILITA' ELETTRICA

Noi studieremo solo le prime due. PDF.js viewer 25/11/23, 09:34 Pagina 6 di 26https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html?f ... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf PDF.js viewer MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

MASSA VOLUMICA O DENSITA'

Che cosa è la MASSA? La MASSA, che si misura in kg (chilogrammi), è una proprietà della materia che non cambia con la posizione occupata da essa. Per es. un oggetto che sulla terra pesa 60 chili sulla luna pesa solo 10 chili, mentre la massa è la stessa, sulla terra e sulla luna. Il peso è dato infatti dalla forza con cui la terra (o la luna) lo attrae, e questa forza è proporzionale alla massa della terra (o della luna) e alla massa dell'oggetto considerato. Il peso di un oggetto cambia anche sulla terra; pesa infatti un po' di più al polo e un po' meno all'equatore. Noi non ci accorgiamo di tale differenza, ma occorre tenerne conto se si pesano materiali preziosi, come l'oro. Pagina 7 di 26 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

MASSA VOLUMICA O DENSITA'

La MASSA VOLUMICA si può definire in tre modi: 1) La MASSA VOLUMICA è la massa di 1 metro cubo di materiale: 2) La MASSA VOLUMICA è il rapporto tra la massa e il volume occupato dal materiale; 3) La MASSA VOLUMICA è la massa dell'unità di volume .. Come si misura la DENSITA' o MASSA VOLUMICA? Se il materiale è solido si costruisce un campione cubico, lo si pesa, e poi se ne calcola il Volume. La DENSITA' si ottiene dividendo la MASSA del campione per il suo VOLUME, cioè p = M V P è una lettera dell'alfabeto greco, che si pronuncia "RO" ed equivale, come pronuncia, alla nostra R. PDF.js viewer Pagina 8 di 26 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

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MASSA VOLUMICA O DENSITA'

p = M V SE la massa si misura in kg ed il volume in m3 allora la DENSITA' si misurerà in chilogrammi metri cubi Cioè, in formula kg m 3 Che si legge chilogrammi al metro cubo. Esempio: un cubo di legno, col lato di 50 mm, al peso risulta di 65 grammi. Allora, poiché 50 mm = 0,05 m si ha: V=0,053 = 0,000125 m3 e 65 g = 0,065 kg sarà: 0,065 p = 0,000125 m 3 kg = 520 kg/m3 PDF.js viewer M=65 g L=50 mm 25/11/23, 09:34 Pagina 9 di 26https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

MASSA VOLUMICA O DENSITA'

Se il materiale è un liquido si può misurare il suo volume utilizzando una provetta graduata, la sua massa mettendo il contenitore sulla bilancia e detraendo la tara. Se il materiale è sabbia o terra si misura il volume mettendo un campione in un recipiente di cui si conosce il volume, poi lo si pesa, si sottrae il peso del contenitore e si calcola poi la densità. Se il materiale è solido ma non si può ottenere un provino di forma regolare se ne misura il volume immergendolo in un recipiente graduato di opportune dimensioni e contenente acqua; l'aumento del livello dell'acqua ci dice qual'è il suo volume. PDF.js viewer Pagina 10 di 26 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... r9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

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MASSA VOLUMICA O DENSITA'

Vediamo ora la densità di alcuni materiali, a partire dai più leggeri.

Pagina 11 di 26 MATERIALE DENSITA' kg/m3 LEGNO 400+800 ACQUA 1000 ROCCE 1600+2200 MAGNESIO 1750 ALLUMINIO 2700 TITANIO 4510 ZINCO 7140 STAGNO 7290 FERRO 7860 NICHEL 8800 RAME 8900 PIOMBO 11340 MERCURIO 13590 ORO 19300 TUNGSTENO 19500 PLATINO 21450 PDF.js viewer 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

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DILATAZIONE TERMICA

Tutti i materiali al variare della temperatura cambiano di volume. In generale il volume aumenta quando aumenta la temperatura, e diminuisce al calare della stessa. Se l'oggetto con cui abbiamo a che fare ha una dimensione prevalente sulle altre, ad esempio una barra di metallo, al variare della temperatura, cambia la lunghezza della barra. Noi ci limitiamo a studiare quest'ultimo caso, definendo il COEFFICIENTE DI DILATAZIONE LINEARE PDF.js viewer Pagina 12 di 26 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

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DILATAZIONE TERMICA

Coefficiente di dilatazione lineare

Il Coefficiente di dilatazione lineare è l'allungamento di una barra di materiale lunga 1 m quando la temperatura varia di 1 ℃. La sua unità di misura è il °C-1 cioè l'inverso della temperatura, ossia 1 Ad es. il coeff. di dilataz. del ferro è 0,000 012 °C-1 Ciò significa che una barra di ferro lunga 1 m si allunga di 0,000 012 m, cioè 0,012 mm, se la temperatura aumenta di 1 ºC. In altre parole, se la temperatura sale di 100 ℃, la barra suddetta si allunga di 0,000 012 × 100 x 1 1 ℃ m = 0,0012 m cioè 1,2 mm PDF.js viewer 25/11/23, 09:34 Pagina 13 di 26https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

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DILATAZIONE TERMICA

Coefficiente di dilatazione lineare

Qual'è l'unità di misura del Coefficiente di Dilatazione lineare? E' il ℃-1 (Grado alla meno uno, o 1/grado ( 1 ), cioè l'inverso della temperatura) Infatti l'allungamento AL causato da una variazione di temperatura AT si ottiene moltiplicando la lunghezza iniziale L per il coefficiente di dilatazione lineare e per la differenza di temperatura. 4L = a L AT Da cui si ha: 1 a = AL L AT m m ºC = PDF.js viewer Pagina 14 di 26 25/11/23, 09:34https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

DILATAZIONE TERMICA

Coefficiente di dilatazione lineare

Facciamo qualche esercizio. La nostra scuola ha una lunghezza di circa 50 m. Vogliamo scoprire di quanto si allunga ( o si accorcia) nel passaggio inverno - estate, supponendo che la variazione di temperatura sia di 20 ℃. Ipotizziamo anche che il Coefficiente di dilatazione del cemento armato sia a = 0,000 011 ºC-1 AL = a L AT AL= 0,000 011 x 50 x 20 °℃-1 x mx ºC = 0,011 m = 1,1 cm PDF.js viewer 25/11/23, 09:34 Pagina 15 di 26https://padlet.net/libraries/pdfjs-2108032255/web/viewer.html ?... 9qLrIWEoH1j_uhEVmsxKY_zj6i6f20gizh0PUbYQY9gxrKCGiFR_gKbVh.pdf MATERIALI E PROPRIETA'

PROPRIETA' FISICHE

DILATAZIONE TERMICA

Coefficiente di dilatazione lineare

Nella tabella a fianco si riporta, in ordine crescente, il coefficiente di dilatazione lineare di alcuni materiali. Nota come quello che si dilata meno sia il platino, che è usato, in lega con l'iridio (lega detta INVAR), per la costruzione del metro campione e di alcuni strumenti di misura.

Pagina 16 di 26 MATERIALE Coefficiente di dilatazione lineare °C-1 PLATINO 0,000009 GHISA 0,000010 ACCIAIOI 0,000012 NICHEL 0,000013 ORO 0,000014 RAME 0,000017 ZINCO 0,000017 BRONZO, OTTONE 0,000018 ARGENTO 0,000020 STAGNO 0,000023 ALLUMINIO 0,000024 PIOMBO 0,000029 PDF.js viewer 25/11/23, 09:34