Materiais - Propriedades

Materiais- Propriedades

A importância dos materiais

1. Algumas propriedades: experiência 1

2. 1+1 = 2 propriedades juntas: experiência 2

3. 1+1 = 1 propriedade nova: experiência 3

4. A importância da forma: experiência 4

Experiência 1: Algumas propriedades

É preciso:

- 1 isqueiro
- Pilha 9 V
- Crocodilos
- Lâmpada
- Íman
- Seleção de vários materiais (ex: papel, parafuso, vidro, madeira, fio metálico, cortiça, plástico rígido, plástico fléxivel, pedra, grafite, esferovite, elástico, etc...)

O que fazer:   

- Numa pequena introduçāo, falar da importância dos materiais, de vários tipos de materiais e da escolha dos materiais depender das suas propriedades.
- Explorar as diferentes propriedades dos materiais reunidos, usando uma tabela. Algumas propriedades que podem ser exploradas são: transparência, flexibilidade, elasticidade, condutividade elétrica, condutividade térmica (capacidade de transmitir calor), magnetismo, etc...

- Para montar o circuito eléctrico: ligar 2 crocodilos à pilha, ligar um dos crocodilos à lâmpada e um outro crocodilo à lâmpada. Testar a condutividade de um material ligando os crocodilos ao material. Quando acende a lâmpada, é condutor eléctrico. Na figura está o exemplo da grafite.

- Usar o iman para testar o magnetismo. Quando é atraído pelo imán, tem propriedades magnéticas.
- Usar o isqueiro para testar a condutividade térmica: aquecer o material com o isqueiro, evitando queimar, retirar rápidamente o aquecimento, tocar para sentir se o material aqueceu muito ou não. Se aquece muito, é um bom condutor térmico.
Observações esperadas:
- Os materiais apresentam todos propriedades diferentes. Exemplos de materiais condutores elétricos (metais, grafite). Exemplos de materiais magnéticos (metais). Exemplos de bons condutores térmicos (metais, grafite, alguns plásticos, vidro), maus condutores térmicos (madeira, alguns plásticos, papel, esferovite, téxteis). Não confundir a combustibilidade (capacidade de arder) com condutividade térmica (capacidade de conduzir calor)!!! Por exemplo, os metais são bons condutores térmicos, mas não são combustíveis.
Porquê:
- Há muitos materiais diferentes, que podem ter origem na natureza (ex: madeira) ou serem de origem humana (ex: plásticos). Há mais de 300.000 materiais diferentes e todos os dias novos materiais são criado. Algumas categorias gerais onde muitos materiais pertencem são: metais, cerâmicas, semicondutores, polímeros, compositos, biomateriais. Com base nas propriedades dos materiais, eles são escolhidos para objectos com determinadas funções. Por exemplo: os fios eléctricos são feitos de metais porque são bons condutores elétricos. Os metais também são escolhidos para tachos, porque são bons condutores térmicos, assim como o vidro. O vidro é escolhido para as janelas porque é transparente. Pode-se fazer um pequeno debate procurando identificar quais as propriedades que levaram a que determinados materiais tenham sido escolhidos, em vez de outros.

Informação a reter: Os materiais têm diferentes propriedades e não há nenhum material que tenha todas as propriedades. Os materiais são escolhidos para diferentes aplicações/objectos com base nas suas propriedades.

Experiência 2: 1+1 = 2 propriedades juntas

É preciso:

- Tesoura
- Palha de aço fina (sem sabão)
- Óleo para bébé
- Frasco com tampa metálica
- Água 
- Íman 

O que fazer: 
- Pôr um pedaço de palha de aço no frasco, tapar, aproximar íman. Retirar palha de aço
- Pôr água no frasco, tapar e aproximar íman.
- Juntar pedaço de palha de aço à água, tapar e aproximar íman. Retirar tudo
- Pôr um pouco de óleo no frasco.
- Cortar a palha de aço em pedaços muito pequenos (o mais pequenos possíveis) para o frasco, tapar e aproximar íman.
Observações esperadas: 
- A palha de aço mexe-se no frasco, sem mudar de forma e é atraída pela íman

- A água muda de forma e ajusta-se à forma do frasco, mas não é atraída pelo íman
- A água mais a palha de aço não altera o comportamento dos 2 materiais (a água muda de forma, mas não é atraida pelo íman, e a palha de aço não muda de forma e é atraída pelo íman)
- O óleo mais a palha de aço fininha formam uma 'pasta' que muda de forma como os líquidos e é atraída pelo íman. Se a palha de aço não foi cortada muito fininha, forma-se uma 'bola' e esta observação não de verifica.

Porquê: 
- As pequenas partículas de palha de aço ficam em suspensaõ no óleo, criando uma emulsão. Cria-se um novo material que combina algumas propriedades do óleo e da palha de aço. Um fluido magnético (um ferrofluido) foi criado pela NASA para conseguir os combustíveis no espaço, onde não há gravidade. Na Terra, os ferrofluidos são usados em computadores e máquinas de raios-X, suspensos entre as partes eletrónicas para que não entre pó e danifique o equipamento. Nos leitores de CD e DVD são usados para controlar as vibrações e evitar que se salte partes da leitura. Alguns cientistas acham que alguns pássaros e borboletas têm um fluido magnético que os ajuda a orientar durante as migrações.

Informação a reter: É possível criar um novo material, juntando 2 materiais com propriedades diferentes

Experiência 3: 1+1 = 1 propriedade nova

É preciso:

- Corante alimentar
- Cola líquida branca (ex: cola branca UHA Young Creative arts & crafts)
- Borato de sódio ("Borax", compra-se numa drogaria)
- 2 Frascos
- Água
- Espátula para misturar 
O que fazer:

- Num dos frascos pôr água com borato de sódio. Agitar e adicionar borato até não se conseguir dissolver mais (solução saturada).
- Pôr um pouco da cola no outro frasco.
- Juntar umas gotas de corante e misturar.
- Juntar um pouco da solução de borato de sódio à cola e mexer.

Observações esperadas: 
- A cola é um líquido viscoso, enquanto que a solução de borato de sódio é um líquido.

- Ao juntar-se os dois, formam um sólido, maleável, moldável, elástico e que salta.

Porquê: 
- Ao adicionar-se o borato de sódio dá-se uma reacção química (uma polimerização), e forma-se um novo material com propriedades diferentes. Numa polimerização, as moléculas vão-se 'juntando' e formando cadeias compridas de moléculas (pode-se exemplificar fazendo uma cadeia de clips), chamadas polímeros. Existem muitos polímeros (plásticos) diferentes (ex: garrafas, sacos, roupas, borrachas, etc.).

Informação a reter: Juntando 2 materiais é possível criar outro material com propriedades diferentes

Experiência 4: A importância da forma

É preciso:

- Tesoura
- 2 copos
- Cartolina
- Fita cola
- Pequenos objectos
O que fazer: 

- Construir uma ponte com um pedaço de cartão e 2 copos. Pôr objectos na 'ponte' até ela cair.
- Construir uma ponte com dois pedaços de cartão, em que a ponte é arqueada e fechada com fita     cola. Pôr objectos na 'ponte' até ela cair.
- Construir uma ponte com 2 folhas de cartão. Pôr objectos na 'ponte' até ela cair.
- Construir uma ponte com um pedaço de cartão, dobrado em forma de leque. Pôr objectos na 'ponte' até ela cair..

Observações esperadas: 
- As 'pontes' têm resistências diferentes. A mais simples é a que aguenta menos peso e a mais forte é a ponte em serpentina
Porquê: 
- Apesar de todas as pontes serem feitas do mesmo material, a sua resistência não depende só de que material é feito, mas também da sua forma. Ao dobrarmos a cartolina em serpentina, a ponte fica com vários pontos de apoio, e o peso que é colocado em cima é 'dividido'. 

Informação a reter: A forma do material também pode alterar as suas propriedades