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Prof. Alex Bernardi

Disciplina: Ciência dos Materiais

1 • Aula Atividade – Tele Aula 1

Questão 1. A Ciência dos Materiais é definida como o estudo das relações

entre as estruturas e propriedades dos materiais que são constantemente

estudadas com objetivo de melhoria. Sobre a estrutura dos materiais,

assinale abaixo a alternativa que contempla o correto conceito deste termo

estruturas:

a) É uma característica de um material em termos de magnitude de resposta

a um determinado estimulo que lhe é imposto;

b) Relaciona-se ao arranjo dos seus componentes internos, desde o nível de

organização dos átomos em escala micro e macroscópica;

c) Relaciona-se com a capacidade de um material ser mais ou menos

resistente a um estimulo que lhe é imposto;

d) É uma característica especifica do material, capacidade de resistir ao

desgaste, capacidade de resistência a tração e compressão;

e) É definida pelo processo de fabricação do material, onde o nível de

energia gasto para a atração molecular determina a resistência.


Questão 2. Entendemos que as necessidades humanas dão origem as

pesquisas e com isso conseguimos descobrir novos materiais e processos.

Outro aspecto está na investigação e melhoria das propriedades dos

materiais, neste sentido falamos do Tetraedro da Ciência dos Materiais.

Assinale abaixo a alternativa que contempla os quatro pontos principais

do tetraedro da Ciência dos Materiais.

a) Átomos, moléculas, condutividade, resistência;

b) Peso, composição química, propriedades mecânicas;

c) Propriedades físicas, químicas, tração, torção;

d) Composição, propriedades, desempenho, processamento;

e) Sólido, líquido, gasoso, plasma.

Questão 3. Diante da diversidade de materiais utilizados na engenharia

e processos, vamos analisar o seguinte conceito: “material que possui

várias partes quimicamente ligadas, são compostos orgânicos de elevada

massa molecular formados por unidades que se repetem denominadas

monômeros formando cadeias de longas extensões. Assinale abaixo o

termo que corresponde com o conceito citado:

a) ( ) Metais;

b) ( ) Polímeros;

c) ( ) Cerâmicos;

d) ( ) Alumínios;

e) ( ) Compósitos;



Questão 4. Os materiais possuem ligações primarias de três tipos;

iônicas, covalentes e metálicas. Qual é a ligação que são fortes e podem

acontecer entre dois elementos quando um deles possui um número

pequeno de elétrons na camada de valência (ex.: metal) e o outro

apresenta uma camada de valência quase preenchida (ex.: não metal).

Assinale a alternativa que contempla a resposta correta:

a) ( ) Iônica;

b) ( ) Covalente;

c) ( ) Metálica;

d) ( ) Não metálica;

e) ( ) Secundarias;


Resposta comentada:

As ligações primárias são de três tipos: iônica, covalente e metálica. As

ligações iônicas são ligações fortes e podem acontecer entre dois

elementos quando um deles possui um número pequeno de elétrons na

camada de valência (ex.: metal) e o outro apresenta uma camada de

valência quase preenchida (ex.: não metal). O sódio doa seu elétron de

valência para completar a última camada do átomo de cloro.


Questão 1. Célula que possui quatro átomos e 74% do seu volume total

ocupado. O alumínio, o cobre, a prata e o ouro são alguns dos metais que

possuem estruturas cristalinas. Para auxiliá-lo veja o esquema

ilustrativo:

Assinale abaixo a alternativa que contempla a resposta correta:

a) ( ) Cubica simples;

b) ( ) cubica de corpo centrado;

c) ( ) Cubica de face centrada;

d) ( ) Hexagonal compacta;

e) ( ) Romboédrica.


Questão 2. Encontramos no ferro diversas características sendo uma

delas a capacidade magnética. Abaixo estão listadas algumas

afirmativas a respeito do ferro, assinale com um “V” para

afirmativas verdadeiras e “F” para falsas:

( ) A célula unitária é a menor unidade de repetição que descreve

completamente o padrão de rede cristalina.

( ) A caracterização do ferro α é possível a partir dos estudos da

estrutura cristalina.

( ) ferro α é estável a temperaturas inferiores a 910 C, possui

estrutura cristalina de célula unitária CFC.

( ) em temperaturas acima de 1390 C até atingir o ponto de fusão, a

1539 C ocorre uma nova transformação para o ferro δ que possui

célula unitária CCC igual ao ferro α.


Resposta comentada:

A célula unitária é a menor unidade de repetição que descreve

completamente o padrão de rede cristalina. A caracterização do

ferro α é possível a partir dos estudos da estrutura cristalina. O ferro

α é estável a temperaturas inferiores a 910 C, possui estrutura

cristalina de célula unitária CCC e nestas condições uma das

principais características é ser ferromagnético. No entanto, em

temperaturas acima de 910 C até 1390 C o ferro α não é mais

estável e forma o ferro γ de célula unitária CFC, em temperaturas

acima de 1390 C até atingir o ponto de fusão, a 1539 C ocorre

uma nova transformação para o ferro δ que possui célula unitária

CCC igual ao ferro α, porém, em temperaturas acima de 771 C, o

ferro α não apresenta mais a característica de ser ferromagnético e

torna-se paramagnético.


Questão 3. Os materiais apresentam várias estruturas cristalinas, que

lhes confere diversas características, analise as proposições abaixo:

I - Os metais de sistema cristalino cúbico, como, por exemplo, o ferro α,

se deformam predominantemente por deslizamento no qual um plano de

átomos desliza sobre um plano adjacente.

Porque:

II - O ferro α apresenta o plano de clivagem, isto é, a forma em que o

ferro α irá se fragmentar ou fraturar ao longo de planos paralelos ou

fratura igual a [100].


Resposta comentada:

Quando se trata de um material metálico pode-se dizer que esse

material se deforma por cisalhamento ou pelo deslizamento de um

plano atômico do cristal, que envolve a presença de impurezas ou

defeitos no arranjo cristalino. Os metais de sistema cristalino cúbico,

como, por exemplo, o ferro α, se deformam predominantemente por

deslizamento no qual um plano de átomos desliza sobre um plano

adjacente. O ferro α apresenta o plano de clivagem, isto é, a forma em

que o ferro α irá se fragmentar ou fraturar ao longo de planos paralelos

ou fratura igual a [100].


Questão 4. A respeito dos materiais complete as lacunas a seguir.

Os _______________ são defeitos bidimensionais que aparecem em

cristais em que normalmente o material apresenta estruturas cristalinas

ou orientações ______________ diferentes. Esses defeitos podem ser

divididos em: superfícies externas, contornos de grão,

_______________ e contornos de macla.

a) ( ) Interstícios centrais, covalentes, contorno de grão;

b) ( ) Defeitos estruturais, nos planos, contorno de grão;

c) ( ) Materiais metálicos, pantográficas, ortorrômbicos;

d) ( ) Sistemas cristalinos, cristalográficas, contornos de fase;

e) ( ) Defeitos interfaciais, cristalográficas, contornos de fase;


Questão 1. Analise as colunas abaixo sobre as propriedades mecânicas

dos materiais:

1- Tração

A - Envolve a aplicação de uma carga paralela a um plano, que faz com que uma das partes adjacentes de um mesmo corpo do material se deslize sobre a outra.

2 - Compressão

B – Envolve a aplicação de uma carga de modo que cause uma curva no material, resultando na compressão de um de seus lados e no estiramento do outro.

3 - Flexão

C - É um tipo de carregamento no qual as duas seções de material em cada lado de um plano tendem a ser separadas ou alongadas.

4 - Cisalhamento

D - O inverso da carga de tração e envolve a prensagem do material.


Questão 2. Analise as proposições apresentadas abaixo:

I - Quando as peças de alumina para próteses são polidas e utilizadas como

par, o coeficiente de atrito entre elas diminui com o tempo, aproximando-se

ao de uma articulação normal. Porque:

II - A alumina apresenta estrutura cristalina hexagonal compacta, o que lhe

confere elevada dureza, resistência à abrasão e compressão.

a) ( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma

justificativa da I.

b) ( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma

justificativa da I.

c) ( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição

falsa.

d) ( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição

verdadeira.


Resolução comentada:

A alumina apresenta estrutura cristalina hexagonal compacta, o que lhe

confere elevada dureza, resistência à abrasão e compressão. As peças

polidas têm excelente acabamento superficial e as fortes ligações

iônicas tornam a alumina um material quimicamente inerte,

apresentando grande estabilidade em meios fisiológicos. Quando as

peças de alumina para próteses são polidas e utilizadas como par, o

coeficiente de atrito entre elas diminui com o tempo, aproximando-se

ao de uma articulação normal.


Questão 3. Os materiais poliméricos são constantemente utilizados

para produção de utensílios domésticos, peças e componentes, analise

as afirmativas abaixo colocando “V” para verdadeiro e “F” para falso;

Os materiais poliméricos normalmente apresentam baixa

densidade e boa resistência mecânica;

Os materiais poliméricos também apresentam um comportamento

tensão-deformação semelhante ao dos metais, no entanto, nos

polímeros as propriedades mecânicas dependem da taxa de

deformação, temperatura e das condições ambientais;

Os polímeros podem ser frágeis, altamente elásticos e plásticos;

As propriedades mecânicas dos polímeros são alteradas

drasticamente com a temperatura.


Questão 4. Os polímeros podem ser classificados em termoplásticos,

termorrígidos e elastômeros. Os ______________________ são

polímeros que podem ser fundidos por diversas vezes, já os

_________________________ não apresentam essa mesma habilidade,

pois uma vez fundidos, ao serem aquecidos, sofrem degradação; e por

fim, os _______________________.

Assinale abaixo a alternativa que contempla a sequência correta das

lacunas na frase;

a) Metais, compósitos, polímeros;

b) Elastômeros, termorrígidos, termoplásticos;

c) Termo fixos, termométricos, elastômeros;

d) Borrachas, compósitos, metais;

e) Termoplásticos, termorrígidos, elastômeros;


Questão 1. Com base na forma de carbono presente, os ferros fundidos

são classificados como cinzento, nodular, branco, maleável e vermicular.

Quando o teor de silício é inferior a 1%, em combinação com taxas de

resfriamento rápidas, não há tempo suficiente para a cementita se

decompor, fazendo com que grande parte se conserve. A presença da

cementita torna a superfície fraturada esbranquiçada. Esse metal é

utilizado em cilindros de laminação em laminadores.

Podemos dizer que as características citadas acima representam:

a) Ferro fundido cinzento;

b) Ferro fundido nodular;

c) Ferro fundido branco;

d) Ferro fundido maleável;

e) Ferro fundido vermicular.


Ferro branco: quando o teor de silício é inferior a 1%, em combinação

com taxas de resfriamento rápidas, não há tempo suficiente para a

cementita se decompor, fazendo com que grande parte se conserve. A

presença da cementita torna a superfície fraturada esbranquiçada. Esse

metal é utilizado em cilindros de laminação em laminadores.


Questão 2. Questão 2. Os vidros são uma linha exclusiva de materiais

____________________ definidos principalmente por sua estrutura

atômica, que não é _____________________ e ordenada, como a maior

parte das outras cerâmicas, mas apresentam uma estrutura

___________________ altamente desordenada. Já os denominados

vidrocerâmicos são, em sua grande maioria, vidros

___________________ submetidos a tratamentos térmicos em elevadas

temperaturas.

a) Polímeros, polimérica, ordenada, orgânicos;

b) Compósitos, hexagonal, cristalina, orgânicos;

c) Cerâmicos, hexagonal, amorfa, orgânicos;

d) Cerâmicos, cristalina, amorfa, inorgânicos;

e) Compósitos, cristalina, amorfa, inorgânicos.


Os vidros são uma linha exclusiva de materiais cerâmicos definidos

principalmente por sua estrutura atômica, que não é cristalina e

ordenada, como a maior parte das outras cerâmicas, mas apresentam

uma estrutura amorfa altamente desordenada. Já os denominados

vidrocerâmicos são, em sua grande maioria, vidros inorgânicos

submetidos a tratamentos térmicos em elevadas temperaturas.


Questão 3. Sobre os materiais que temos a disposição para construção de

projetos de engenharia temos o seguinte conceito: “resinas orgânicas

moldáveis, podem ser de ocorrência natural ou sintética e o método mais

comum de fabricação destes é a moldagem”. Assinale a alternativa que

contempla a resposta correta para o conceito citado:

a) Compósito;

b) Cerâmicas;

c) Metais;

d) Madeira

e) Plásticos.


Os plásticos são resinas orgânicas moldáveis, podem ser de ocorrência

natural ou sintética e o método mais comum de fabricação destes é a

moldagem. Os plásticos são importantes materiais de engenharia por

muitas razões: apresentam uma ampla gama de propriedades e na

maioria dos casos, são de custo relativamente baixo.


Questão 4. Os compósitos são materiais que possuem uma matriz e um

revestimento que conferem ao produto uma resistência e em muitos casos

o peso e o custo são reduzidos. Qual o nome do processo de laminação

contínuo utilizado principalmente para produção de longos perfis lineares

de seção transversal constante. Essa técnica de fabricação é muito

semelhante à extrusão, exceto pelo fato de que o material compósito deve

ser puxado ao invés de ser empurrado por meio de uma matriz, como

acontece na extrusão. Assinale abaixo a alternativa que contempla a

resposta correta:

a) ( ) Extrusão;

b) ( ) Laminação;

c) ( ) Termoformagem;

d) ( ) Pultrusão;

e) ( ) Injeção plástica.


A pultrusão é um processo de laminação contínuo utilizado

principalmente para produção de longos perfis lineares de seção

transversal constante. Essa técnica de fabricação é muito semelhante à

extrusão, exceto pelo fato de que o material compósito deve ser puxado

ao invés de ser empurrado por meio de uma matriz, como acontece na

extrusão.

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