Tema 3: Propiedades de los Materiales

Cada aplicación necesita de un material que cumpla determinadas características. Piensa: ¿sería útil fabricar un paraguas con un material que no sea impermeable?

Para poder elegir adecuadamente un material debemos conocer sus características o propiedades. Podemos definir las propiedades de un material como el conjunto de características que hacen que dicho material se comporte de un modo determinado ante fenómenos externos (luz, calor, aplicación de fuerzas, la electricidad...). Estas propiedades son las que nos permiten diferenciar un material de otro. Estudiaremos las más importantes.

1.PROPIEDADES FÍSICAS
Estas propiedades hacen referencia al efecto que sobre el material ejercen estímulos como la luz, el calor, la aplicación de fuerzas, la electricidad...
1.1.PROPIEDADES SENSORIALES
Se refieren al efecto que producen a alguno de nuestros sentidos, por ejemplo el tacto, el olor, la forma, el brillo, la textura y el color.
1.2.PROPIEDADES ÓPTICAS
Definen el comportamiento del material en presencia de luz. Así podemos clasificar los materiales en:

• Opacos: que no permiten que la luz los atraviese.
• Transparentes: dejan pasar la luz. (Nota: no confundir la transparencia con un color)
• Translúcidos: permiten que penetre la luz pero no dejan ver nítidamente a su través.

Fig 1: Concreto translúcido: Es una mezcla de fibra óptica y hormigón.

1.3. PROPIEDADES TÉRMICAS

Se refieren al comportamiento del material frente al calor.

• Conductividad térmica: es la facilidad con la que un material transmite el calor a su través. Según dicha propiedad, podremos clasificar los materiales como:

         - Aislantes térmicos: dificultan la transmisión de calor a  su través. Ejemplo madera,             fibras textiles...

         -Conductores térmicos: el calor pasa fácilmente a su través. El ejemplo más claro              son             los metales. De ahí que al tocar un metal de la sensación de frío al            tocarlo. Piensa,  ¿por qué la mayoría de los dispositivos para calentar comida son de metal?

• Dilatación/contracción: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de aumentar/disminuir su volumen con la temperatura. Al aumentar la temperatura, el volumen del material también aumenta; mientras que cuando la temperatura disminuye su volumen se reduce. Dicho comportamiento se observa claramente en los materiales metálicos.
• Fusibilidad: Algunos materiales pueden pasar del estado sólido al líquido al elevar la temperatura, como los metales. Cuando estos materiales se funden pueden unirse consigo mismos o con otro material. Esta unión se llama soldadura.

1.4. PROPIEDADES ACÚSTICAS

Definen el comportamiento de los materiales ante el sonido, pudiéndose clasificar en aislantes (si transmiten mal el sonido) como las espumas de aislamiento, la madera...., o transmisores (si lo transmiten bien) como los metales.

1.5. PROPIEDADES ELÉCTRICAS

Se refieren al comportamiento de un material frente a la corriente eléctrica. La más importante es la conductividad eléctrica o facilidad con que se transmite la corriente eléctrica. Así podemos distinguir, entre materiales conductores que conducen la corriente eléctrica (la plata, el platino, el oro, el cobre..) y materiales aislantes, que no conducen la corriente eléctrica (la madera, los plásticos, fibras textiles...)

1.6. PROPIEDADES MECÁNICAS

Están relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando sobre ellos actúan fuerzas externas. Cuando una fuerza actúa sobre un objeto tiende a deformarlo. La deformación producida dependerá de la cantidad (magnitud), dirección, sentido, y punto de aplicación de la fuerza. Los tipos de esfuerzo más importantes son: tracción, compresión, flexión, torsión, y cizalla.
✔ Tracción: la fuerza tiende a alargar el objeto.

✔ Compresión: la fuerza tiende a acortar el objeto.

✔ Flexión: la fuerza tiende a curvar o doblar el objeto.

✔ Torsión: la fuerza tiende a retorcer el objeto.

✔ Cizalla o cortadura: la fuerza tiende a cortar el objeto. En este caso la fuerza es paralela a la superficie que se rompe.

• Resistencia: es la capacidad de soportar una fuerza o carga externa sin romperse. La carga puede  producirse por tracción, compresión, torsión, flexión, y/o cizalla. No obstante, estas cargas pueden producir deformaciones sin llegar a la rotura. Aquí entra el concepto de rigidez. Un cuerpo será más rígido cuanto menos se deforma.
• Elasticidad: es la capacidad de algunos materiales para recuperar su forma una vez ha desaparecido la fuerza que lo deformaba (ej: goma del pelo, goma de borrar...). Esta propiedad es la contraria a plasticidad, la cual se define como la capacidad de un material para conservar su nueva forma una vez deformado (ej: la arcilla, la plastilina...).
• Maleabilidad: es la capacidad de un material para extenderse en láminas sin romperse (ej: los metales para fabricar chapas).
• Ductibilidad: es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos .(ej: el cobre, el oro, la plata....).
• Dureza: es la resistencia u oposición que opone un material a ser rayado, cortado o perforado. El geólogo Friedrich Mohs (1773-1839) elaboró una escala de dureza de los minerales en la que éstos se graduaban del 1 al 10, siendo el más duro el diamante: 

1. Talco 6. Ortosa

2. Yeso 7. Cuarzo

3. Calcita 8. Topacio

4. Fluorita 9. Corindón

5. Apatita 10: Diamante

• Fragilidad: es la facilidad con la que se rompe un material al golpearse bruscamente. (Ej: el vidrio). Es contrario a la resiliencia, la cual podemos definir como la resistencia que opone un material a romperse al ser golpeado bruscamente.

• Tenacidad: es la resistencia que opone un cuerpo a romperse, molerse, doblarse, desgarrarse cuando está sometido a esfuerzos lentos de deformación. La tenacidad requiere la existencia de resistencia y plasticidad (ej madera, metales...)

• Fatiga: La fatiga mide la resistencia de un material a romperse al verse sometido a la  acción de pequeñas fuerzas periódicas, menores a la que produciría su rotura.
• Acritud: es el aumento de la dureza, fragilidad y resistencia en ciertos materiales como consecuencia de la deformación en frío.

• Colabilidad: Es la capacidad de un metal fundido para producir piezas fundidas complejas. Para que un metal sea colable debe poseer gran fluidez y así poder llenar el molde. Los metales más fusibles y colables son la fundición de hierro, de bronce, de latón y de aleaciones ligeras.

1.7. PROPIEDADES MAGNÉTICAS

Se refieren a la capacidad que tiene un metal para ser atraído por un imán. Así el magnetismo es la capacidad que poseen determinados materiales para atraer a otros materiales metálicos.

2.PROPIEDADES QUÍMICAS
Se ponen de manifiesto cuando los materiales sufren una transformación debida a su interacción con otras substancias. Sólo estudiaremos dos: la oxidación y la corrosión:

• Oxidación: es la reacción de un material con el agua o con el oxígeno. Así los materiales oxidables reaccionan fácilmente con ambos elementos. Los materiales más sensibles a la oxidación son los metales.
• Corrosión: es el deterioro de un material como consecuencia de su interacción con el medio que lo rodea.

3.PROPIEDADES ECOLÓGICAS

Hacen referencia al impacto que producen en el medio ambiente. Según éste los materiales se pueden clasificar en: 

• Reciclables: materiales que se pueden reutilizar (vidrio, papel, cartón, ciertos plásticos....).
• Biodegradables: aquellos materiales que poseen capacidad de descomponerse de forma natural en substancias más simples (normalmente menos perjudiciales para el medio ambiente).
• Tóxicos: materiales que son nocivos para el medio ambiente, pudiendo ser venenosos para los seres vivos, o contaminar el suelo, el agua, y la atmósfera.
• Renovables: aquellos materiales en los que su uso racional no provocará su agotamiento, ya que pasado cierto tiempo se obtendrán otros. Son la madera, el papel, el algodón, la lana....

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ACTIVIDAD 1

1. Realiza un esquema conceptual de las propiedades de los materiales

2. . ¿Qué diferencia hay entre elasticidad y plasticidad? Pon un ejemplo de un material elástico y de otro material plástico. 

3. ¿Cuál es el material más duro que existe? ¿y cuál es el más blando? Piensa por un instante y diga  que tipo de  producto tecnológicos no contaminantes, se realizarían con estos materiales para beneficio de nuestra comunidad.

4. Explica las diferencias entre materiales opacos, transparentes y translúcidos. 

5. Indica cómo definirías al hierro en función de sus propiedades eléctricas, mecánicas, térmicas, ópticas, acústicas, magnéticas, químicas y ecológicas. 

5. Coloca 5 ejemplos de materiales reciclables, Biodegradables, Tóxicos y Renovables.

6. Explica las razones por las cuales es importante conocer las propiedades de los materiales para los avances de la ciencia y tecnología hoy día.


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ACTIVIDAD 2

Ingresar al siguiente link para realizar la evaluación:

https://www.socrative.com/

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ACTIVIDAD 3

Conforma un equipo de tres estudiantes, e investiga acerca un Material de tu preferencia, con el propósito de realizar una exposición en Power Point u otro programa de presentación.

Para lo cual debes tener en cuenta los siguientes criterios:

- Organizar el tema en diapositivas atendiendo las siguiente puntos:

1. Diapositiva de presentación del tema y grupo.

2. Diapositiva de introducción al tema

3. Diapositivas de desarrollo de la temática, los cuales pueden tener:

• Orígenes y obtención
• proceso de produccion
• clasificacion
• características u propiedades(Físicas, Químicas, Ecológicas)
• Usos y aplicaciones
• Elementos relacionados
• efectos ambientales y precausiones
• Otros que considere de interes

4. Diapositiva con un vídeo Creado por el grupo, donde hable acerca la importancia de utilizar  este material en nuestro entorno, mostrando ejemplos claros con  fotografías, y de como podemos mejorar nuestro medio ambiente,

Tener en cuenta para la presentación del vídeo:

• El titulo del video
• Buena presentación técnica(Buena captura de planos, sonido, texto, música, vocalización, presentación personal)
• Créditos al final 
• La duración debe ser entre 3 y 5 minutos
• Buscar un buen editor de vídeos

5. Diapositiva de Conclusion
NOTA: Las diapositivas deben tener imágenes y/o animaciones, y con un buen diseño





Agradecimientos

• http://pelandintecno.blogspot.com.co/
• http://www.materialesde.com/propiedades-de-los-materiales/
• https://aliciadiazcobo.files.wordpress.com/2011/10/tema2_introduccion-a-los-materiales6.pdf
• https://www.socrative.com/