DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015

UNIDAD 2. LA MADERA Y OTROS MATERIALES 1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES. En la actualidad, los materiales que emplea el ser humano se clasifican en dos grandes grupos: materiales naturales y materiales transformados.

1.1. Materiales naturales. Los materiales naturales o materias primas son aquellos que se obtienen de la naturaleza y pueden ser utilizados directamente o bien sirve de base para la obtención de otros materiales elaborados. Estos materiales pueden ser de origen animal, vegetal o mineral. a. Entre los materiales de origen mineral destacan el petróleo, las rocas (granito, pizarra, mármol, etc.) los minerales y la arcilla. b. Los materiales de origen vegetal son, fundamentalmente, la madera, el algodón y el lino. c. Los materiales de origen animal son, principalmente, la lana, la seda y el cuero.

1.2. Materiales transformados. Los materiales transformados son aquellos que se fabrican a partir de materias primas o de otros materiales para conseguir que posean unas propiedades determinadas. Entre ellos destacan: a. Los metales, que se obtienen a partir de diferentes minerales. b. El vidrio se obtiene fundiendo una mezcla de arena, caliza y carbonato de sodio. c. El papel y el cartón se obtienen a partir de la madera d. Los plásticos se fabrican a partir de derivados del petróleo. e. Los materiales cerámicos se obtienen a partir de la arcilla.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 2. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. Para llevar a cabo cualquier proyecto constructivo es necesario disponer de los materiales adecuados y su elección dependerá, entre otras características, de sus propiedades.

2.1.

Propiedades físicas. Son aquellas propiedades relacionadas con la estructura interna del material y con su comportamiento frente a agentes externos. a. Densidad. La densidad es el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Los cuerpos porosos como el corcho o el poliestireno tienen una densidad baja, mientras que los cuerpos compactos como los metales o las rocas tienen una densidad alta. b. Conductividad eléctrica Es la propiedad que tienen fácilmente la electricidad conductores son aquellos (metales) y los materiales pasar (plástico o vidrio).

algunos materiales de dejar pasar a través de ellos. Los materiales que dejan pasar la electricidad aislantes son los que no la dejan

c. Conductividad térmica. Es la propiedad que tienen algunos materiales de dejar pasar el calor a través de ellos. Según esto, los materiales pueden ser conductores (metales) o aislantes (fibra de vidrio). d. Punto de fusión. Es la temperatura a la cual un material pasa de estado sólido a líquido.

2.2.

Propiedades mecánicas. Indican el comportamiento de los materiales frente a los esfuerzos y los movimientos que han de soportar. a. Elasticidad. La elasticidad es la capacidad que presenta un material para recuperar su forma primitiva cuando cesa la causa que lo deforma. Los materiales pueden ser elásticos (caucho o goma) o plásticos (arcilla, estaño). Página 2 | 11

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 b. Tenacidad. La tenacidad es la resistencia a la rotura que presenta un material cuando se somete a un esfuerzo brusco. Los materiales pueden ser tenaces (resistentes a la rotura, como el hierro) o frágiles (se rompen con facilidad, como el vidrio). c. Dureza. La dureza es la resistencia que opone un material a ser rayado por otro. El material más duro es el diamante, capaz de rayar a cualquier otro. Los materiales blandos ofrecen poca resistencia a ser rayados.

3. LA MADERA. 3.1.

Origen de la madera.

La madera es una materia prima de origen vegetal, que constituye los tallos leñosos (troncos) de árboles y arbustos. Está formada por fibras de celulosa, una sustancia que forma el esqueleto de los vegetales, y lignina, que le proporciona rigidez y dureza. Las partes del tronco de un árbol son: • La corteza es la capa más exterior del tronco, que protege a la planta de las agresiones externas. • El cambium es una capa fina y transparente que sigue a la albura. • La albura es la madera de más reciente formación. • El duramen es la madera más seca y dura. • La médula es la zona central del tronco, que no se suele utilizar.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 3.2.

Propiedades de la madera. Las características de cada madera dependen del tipo de árbol del que proceden y de su tratamiento posterior. Sin embargo, hay propiedades que son comunes a la mayor parte de los tipos de madera. • Propiedades físicas: La densidad de la madera varía mucho según la especie. La madera es un excelente aislante del calor y de la electricidad. La madera no posee punto de fusión, ya que no se funde sino que arde. • Propiedades mecánicas: algunas maderas son elásticas, ya que pueden doblarse en sentido longitudinal sin romperse. En general es un material poco tenaz y un material blando.

3.3.

Proceso de obtención de la madera. El proceso necesario para aprovechar directamente la madera tiene las siguientes etapas: • Tala o apeo. Se separan las ramas y las hojas y quedan los troncos. • Transporte de los troncos al aserradero. • Aserrado o troceado. Los troncos se convierten en tablas y tablones. • Desecación o curado. En esta etapa se elimina la humedad que contiene la madera, mediante el secado natural o el secado artificial.

3.4.

Formas comerciales de la madera. Las maderas se clasifican, según su grado de manipulación, en dos grandes grupos: • Maderas naturales. Son aquellas que proceden del aserrado y el tableado de troncos de árboles. Hay tantas maderas naturales como especies de árboles (pino, haya, roble, nogal,…). • Tableros manufacturados. Son los que se obtienen a partir de maderas de baja calidad o de los restos del apeo y aserrado de los árboles. Los más utilizados son:

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 o Tablero contrachapado, que se obtiene encolando chapas de diferentes clases de madera en capas sucesivas. o Tablero de fibra, se elabora con fibras de madera mezcladas con resinas sintéticas y sometidas a altas presiones. o Tablero aglomerado, se fabrica con virutas de madera mezcladas con cola y sometido a altas temperaturas y presiones.

4. LOS METALES 4.1.

Propiedades de los metales.

A. PROPIEDADES FÍSICAS. • Brillo. Los metales presentan brillo metálico, es decir, reflejan la luz. • Color. La mayoría suelen ser de color gris, aunque hay algunos que son blancos, como el aluminio y el titanio; otros son amarillos, como el oro y los hay rojizos, como el cobre. • Densidad. Se consideran metales ligeros los que tienen una densidad menor de 5000 kg/m3, mientras que los que la superan se consideran metales pesados. • Punto de fusión. Los metales funden por encima de los 200 ºC, por lo que son sólidos a temperatura ambiente, a excepción del mercurio. • Conductividad. Todos los metales son excelentes conductores del calor y de la electricidad. Los mejores son la plata, el cobre y el aluminio. B. PROPIEDADES MECÁNICAS. • Dureza. Es muy variable, ya que hay blandos, como el estaño, el plomo o el aluminio, y duros, como el cromo o el níquel. • Tenacidad. En general son resistentes a los golpes y a los impactos. • Elasticidad. En general los metales son plásticos, es decir, no recuperan su forma inicial tras un esfuerzo. • Ductilidad. Es la capacidad de un material de ser estirado en hilos cuando se somete a esfuerzos de estiramiento. • Maleabilidad. Es la capacidad de un material de ser extendido en planchas frente a esfuerzos de aplastamiento. Con el fin de mejorar las propiedades físicas y mecánicas de los metales en estado puro, se suelen mezclar entre sí para producir ALEACIONES.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 4.2.

Clasificación de los metales.

A. METALES FÉRRICOS Están formados por todos los materiales derivados del hierro y constituyen el 90 % de todos los materiales metálicos que se emplean en la industria. • Hierro dulce. También se le llama hierro forjado. Es hierro prácticamente puro. Su contenido en carbono está por debajo del 0,1 %. Se emplea para realizar objetos de forja y núcleos de electroimanes. Propiedades: color blanco plateado, buen conductor de la electricidad. Es tenaz, dúctil y maleable, aunque se oxida con facilidad. •

Fundiciones. Se denomina fundición el material que se obtiene en los hornos altos a partir de los minerales de hierro. También se llama arrabio. Es una aleación de hierro y carbono entre el 1,76 y el 6,67 %, pero también aparecen otros elementos. Según esto podemos distinguir entre fundición gris (elevado contenido en silicio) y fundición blanca (contiene manganeso). Propiedades. Color gris o blanco. Son materiales muy duros, pero poco dúctiles y maleables. Aplicaciones. La fundición gris se emplea para fabricar objetos moldeados, como radiadores de calefacción, mientras que la fundición blanca se emplea como materia prima para la fabricación del acero.

•

Aceros. Son aleaciones de hierro y carbono entre el 0,1 y el 1,76 %. Además aparecen otros elementos como el silicio, manganeso, cromo, níquel, wolframio, lo que le da diferentes propiedades al acero. Tipos de aceros: - aceros no aleados: contienen otros metales por debajo del 1%. Se emplean para fabricar clavos, tornillos, bisagras,… - aceros de baja aleación: poseen algún componente entre el 1 y el 5 %. Se usan para fabricar herramientas. - aceros de alta aleación: poseen componentes por encima del 5%. El más conocido es el acero inoxidable, empleado para fabricar cubiertos, … Los aceros no aleados o de baja aleación pueden protegerse de la oxidación mediante recubrimientos metálicos. Este es el caso de la HOJALATA, que es acero recubierto de estaño y se emplea para fabricar latas de conservas. También se utiliza el ACERO GALVANIZADO, que es acero recubierto de cinc y se emplea para fabricar farolas, semáforos,…

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 B. METALES NO FÉRRICOS • Ligeros o Aluminio
Se obtiene de la bauxita.
Es de color blanco plateado, muy resistente a la corrosión, muy blando, muy dúctil y maleable. Tiene una elevada conductividad eléctrica y calorífica.
Se utiliza en líneas de alta tensión, en la fabricación de aviones, automóviles y bicicletas. También se emplea en carpintería metálica, útiles de cocina y botes de bebidas. o Titanio
Se extrae de dos minerales: el rutilo y la ilmenita.
Es de color blanco plateado, brillante, muy duro y resistente.
Se emplea en la industria aeroespacial y en la fabricación de prótesis médicas. También se utiliza en arquitectura. • Pesados o Cobre
Se obtiene a partir de los minerales cuprita, calcopirita y malaquita.
Es de color rojizo, brillante. Tiene una elevada conductividad eléctrica y térmica, es dúctil y maleable.
Se emplea para fabricar cables eléctricos, tuberías, calderas y radiadores. También se utiliza en artesanía y bisutería.
Se emplea para formar diversas aleaciones. Las más conocidas son el latón (cobre y cinc) y el bronce (cobre y estaño). o Cinc
Se obtiene de la blenda y la calamina.
Es de color gris azulado, brillante.
Se utiliza en cañerías y en la industria de la automoción.
El galvanizado es un proceso que consiste en recubrir ciertos metales con una ligera capa de cinc para protegerlas de la corrosión.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 o

Plomo
Se obtiene de la galena.
Es de color gris plateado, blando, plástico, maleable y buen conductor del calor.
Es tóxico por inhalación.
Se emplea en la fabricación de baterías y como protector en radiaciones nucleares.

o

Estaño
Se obtiene de la casiterita.
Es de color blanco brillante, muy blando, poco dúctil y muy maleable.
Se emplea para fabricar papel de estalo y hojalata (chapa de acero recubierta de estaño). También se emplea para soldar, aleado con plomo.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 ACTIVIDADES 1. Completa las frases sobre materiales naturales con las palabras adecuadas. a. El ........................ es una materia prima imprescindible para obtener combustibles y muchos otros productos, como.................... o ............................... b. Las rocas, como el ...................., la .................... o el ...................., pueden ser utilizadas directamente para la construcción. c. Los ............................ son la materia prima de la que proceden los materiales metálicos, con excepción de las..............................., que son mezclas de diferentes metales. d. La ........................ es la materia prima de la que se obtienen productos como ladrillos, ..................................... y objetos de ............................... e. Las materias primas de origen vegetal son, fundamentalmente, la ........................ y algunas fibras, como el............................. y el ................. 2. Clasifica estos materiales según sean materiales naturales o transformados: madera, papel, plástico, petróleo, agua, hormigón, nailon, mármol, lana, corcho, arena, esparto, seda, piel, algodón, lino, arcilla, hierro. 3. Completa la siguiente tabla: Material elaborado

Procede de…

Vidrio Porcelana Cobre Papel Plástico 4. Empareja cada material o producto con la materia prima de que se origina: Hoja de papel Botella de plástico madera Pañuelo de seda petróleo Estantería lana Jersey de lana seda Ovillo de algodón algodón Libro 5. Clasifica estos objetos según estén hechos con materiales aislantes o conductores: hilo de cobre, pinza de madera, clip metálico, bolsa de plástico, tapa de metal, tapa de plástico.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 Conductores

Aislantes

6. Indica el origen (mineral, animal o vegetal) de las materias primas siguientes: aceite de oliva, agua, caolín, carbón, cera, corcho, hueso, látex, plumas, resina, sílice. 7. Indica cuáles de las siguientes afirmaciones son falsas, señalando el porqué. a. Un material puede ser al mismo tiempo frágil y tenaz. b. La ductilidad es una propiedad que posee, entre otros materiales, el cobre. c. El cristal con que están hechas las ventanas es un material blando. d. La plastilina es un material muy elástico.

8. Identifica a qué propiedad corresponde cada una de las definiciones siguientes. Indica también si se trata de una propiedad física o mecánica. a. Resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por otro. b. Cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. c. Capacidad de un material de recobrar su forma primitiva cuando cesa la causa que lo deforma. 9. Realiza un esquema completo de la clasificación de los metales. 10. La plata es mejor conductor que el cobre. ¿Por qué, entonces, los cables eléctricos se fabrican de cobre o aluminio en lugar de hacerlos de plata? 11. Con la punta de un vidrio es posible rayar un perfil de aluminio. Sin embargo, un objeto de vidrio se rompe si le damos un golpe y un perfil de aluminio resiste sin apenas deformarse. Según esto, ¿qué material es más duro, el vidrio o el aluminio? ¿Qué material es más tenaz, el vidrio o el aluminio? Justifica tus respuestas. 12. Al tocar con las manos un tablero de madera y una plancha de hierro, notamos la plancha mucho más fría que el tablero. Justifica esta sensación teniendo en cuenta las propiedades de los metales.

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA NATURALEZA TECNOLOGÍAS 1º ESO CURSO 2014-2015 13. Las frases siguientes son falsas. Analízalas y escríbelas correctamente. a. El acero es hierro prácticamente puro. Su contenido en carbono es inferior al 0,1 %. b. La fundición gris se emplea como materia prima para la obtención de aceros. c. El acero se obtiene directamente de los hornos altos a partir de mineral de hierro. d. Los bronces y los latones son aleaciones del acero con otros metales, como el estaño y el cinc. e. Todos los aceros presentan las mismas propiedades físicas y mecánicas. 14. Completa las siguientes frases: a. Los metales, en general, presentan brillo ________________________. b. La mayor parte de los metales es de color _______________________. Algunos son ______________________________, como el aluminio y el titanio. El oro es __________________ y el cobre, ____________________. c. Los metales se consideran pesados cuando tienen una densidad superior a ___________________________________________. d. Todos los metales son __________________________ excepto el ____________________, que es líquido. e. En general son _________________________________ conductores de la electricidad. Los mejores son la ____________________________ y el ____________________________________. f. La dureza de los metales es variable. Los hay duros, como el _________________ y blandos como ____________________________. g. Los metales resisten bien los golpes. Por eso se dicen que son _____________________. h. Los metales no suelen recuperar la forma inicial cuando se deforma. Por eso se dicen que son _____________________________________. i. La ______________________________ es la propiedad que presentan algunos metales de poder ser extendidos en planchas cuando son sometidos a esfuerzos de _____________________________________.

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