Avaliação Final Objetiva Ciência dos Materiais

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1Os metais podem ser conformados por diferentes técnicas de fabricação. A maioria dos metais, excetuando aqueles que apresentam ponto de fusão muito alto, podem ser obtidos por fundição. Muitos produtos são obtidos também por técnicas de conformação mecânica. Sobre os processos de fabricação de metais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Os processo de conformação mecânica são realizados a quente ou a frio. Na conformação a quente, a temperatura utilizada para o processamento fica acima da temperatura de cristalização do material.
(    ) A tensão aplicada nos processo de conformação a frio é sempre superior ao limite de resistência do material, e inferior ao limite de escoamento.
(    ) Quando processo é realizado a frio, é usualmente realizado em etapas. Na primeira etapa, o material apresenta maior dureza e, conforme é conformado, torna-se progressivamente mais maleável.
(    ) A laminação é utilizada para a fabricação de chapas e perfis. Pode partir tanto do material já solidificado como do material fundido.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - F - V - F.
B
V - V - F - V.
C
F - V - V - F.
D
V - F - F - V.
2A reciclagem dos materiais tem se tornado uma preocupação constante, tendo em vista o crescente aumento no consumo mundial de produtos industrializados. Sobre a reciclagem de materiais metálicos, analise as seguintes sentenças:
I- Os materiais metálicos são facilmente reciclados. O processo de fundição de metais ferrosos absorve uma grande parcela de sucatas desses materiais.
II- A maior dificuldade na reciclagem de materiais metálicos diz respeito à impossibilidade de se obter propriedades equivalentes aos materiais de partida, em função da oxidação permanente do material em uso, em que ocorre a quebra das cadeias metálicas.
III- A reciclagem do alumínio é facilitada pela possibilidade de introdução desse metal com a aditiva na fabricação de ferros fundidos, que correspondem a uma produção em maior escala, permitindo a obtenção do ferro fundido branco.
Agora, assinale a alternativa CORRETA:
A
As sentenças II e III estão corretas.
B
As sentenças I e III estão corretas.
C
Somente a sentença I está correta.
D
As sentenças I e II estão corretas.
3"Um material que combina o humilde grafite com a não menos simples celulose da polpa de madeira mostrou ser mais leve e mais forte do que materiais estruturais largamente utilizados, incluindo aços, ligas de titânio e fibras de carbono. Além de extremamente forte, o novo material estrutural é reciclável, o que promete fornecer uma alternativa ecológica para a construção de veículos, aeronaves e coletes de segurança mais leves. Os materiais estruturais devem sua força e resistência à presença de fortes ligações químicas primárias entre seus átomos: ligações metálicas nos metais e ligas metálicas, ligações covalentes carbono-carbono nas fibras de carbono e ligações iônicas na cerâmica. A força dessas ligações, no entanto, é tanto uma bênção quanto uma maldição: para manipular, fabricar e reciclar esses materiais, essas ligações devem ser quebradas e reformadas, o que exige altas temperaturas e consome grandes quantidades de energia, levando a um custo substancial e a uma pegada ambiental pesada. Para fabricar um compósito de grafite-nanocelulose, a equipe preparou uma pasta altamente concentrada de água, flocos de grafite e nanocelulose em temperatura ambiente. Em seguida, essa mistura foi dispersa em camadas com 20 micrômetros de espessura. As camadas são flexíveis, podendo ser dobradas até um raio de 2 mm sem se quebrar, e várias camadas podem ser prensadas a quente para formar folhas mais espessas. As medições mecânicas mostraram que o material é excepcionalmente forte. As folhas são mais resistentes do que o aço inoxidável e 6 vezes mais leves". Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) O novo material apresenta como principais características a elevada resistência mecânica e a possibilidade de ser reciclado.
(    ) No estudo, uma solução aquosa de grafite e celulose em alta concentração foi dispersa em camadas de 20 mm de espessura.
(    ) As folhas geradas pela deposição de camadas sucessivas do material apresentam resistência mecânica seis vezes maior que a do aço inoxidável.
(    ) As ligações primárias dos materiais estruturais são responsáveis pelas suas excelentes propriedades mecânicas, no entanto, a reciclagem é dificultada pelo alto consumo energético para quebra dessas ligações.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-supera-titanio-fibras-carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 15 abr. 2020.
A
F - F - V - V.
B
F - V - F - V.
C
V - V - V - F.
D
V - F - F - V.
4As forças magnéticas nos átomos têm sua origem nos dipolos magnéticos, que são análogos aos dipolos elétricos. Sobre as propriedades magnéticas dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Os dipolos magnéticos são originados nos movimentos orbital e de spin dos elétrons.
(    ) Nos átomos em que as camadas eletrônicas estão completamente preenchidas, o momento de dipolo magnético é nulo.
(    ) Quando aplicamos um campo magnético externo (H), o movimento orbital dos elétrons é alterado, o que gera um campo magnético (B) no material.
(    ) Em materiais diamagnéticos, a aplicação de um campo magnético externo não tem efeito sobre o movimento orbital dos elétrons, sendo utilizado para isolar campos magnéticos.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F - F.
B
V - F - F - V.
C
F - F - V - V.
D
V - V - V - F.
5Um compósito metal-cerâmica consiste na junção de um material metálico com um material cerâmico, de forma a se obter um material com propriedades melhoradas. Normalmente, esses materiais são compostos por partículas cerâmicas (óxidos metálicos ou carbonetos) agrupadas por uma fase contínua de material metálico. Sobre esse tipo de material compósito, assinale a alternativa CORRETA que apresenta um exemplo desse tipo de material:
A
Aço rápido.
B
Metal duro.
C
Fibra de vidro.
D
Poliéster.
6
Com os estudos desta disciplina, você apresentre que um componente metálico pode ultrapassar o seu limite de carga.
Assinale a alternativa CORRETA que denomina esse fator:
A
Limite de tração.
B
Ponto máximo de flexão.
C
Limite de escoamento.
D
Limite de carga diferencial.
7Muitos metais apresentam estruturas cristalinas cúbicas, as quais apresentam grande simetria. Esse fato propicia o desenvolvimento de muitos sistemas de escorregamento, que facilitam a movimentação de discordâncias na aplicação de tensões mecânicas. Com relação à estrutura cristalina dos metais e seus defeitos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) As discordâncias são defeitos da estrutura cristalina causados por um desalinhamento de átomos. A quantidade de discordâncias em um material metálico se relaciona com as suas propriedades mecânicas.
(    ) As lacunas são um tipo de defeito caracterizado pela ausência de átomos na estrutura cristalina. A quantidade de lacunas aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura.
(    ) As impurezas são defeitos cristalinos caracterizados pela presença de átomos estranhos na composição do metal. A presença desses defeitos, no entanto, pode melhorar as propriedades mecânicas desses materiais.
(    ) As impurezas podem ser de dois tipos: substitucionais, quando substituem o átomo do material, ou intersticiais, quando se alojam nos interstícios da estrutura cristalina.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - V - V.
B
F - F - V - F.
C
V - F - F - F.
D
F - V - V - V.
8Na seleção de materiais para o cumprimento de requisitos mecânicos, em muitos casos, torna-se interessante a maximização de outras propriedades, como, por exemplo, o desenvolvimento de um produto com menor massa. Sobre os aspectos relevantes no processo de seleçãode materiais, analise as sentenças a seguir:
I- Para a aplicação em componentes de automóveis, torna-se interessante a utilização de material que apresente uma boa relação entre propriedades mecânicas e densidade. Idealmente, esse componente deve ter a menor massa possível, atendendo aos requisitos mecânicos.
II- Quanto menor a densidade do material, menores são as forças de ligação e, consequentemente, menor será a sua resistência mecânica. Portanto, em aplicações que envolvam tensões mecânicas, deve-se utilizar materiais com elevada densidade, de forma a garantir o seu desempenho.
III- Os aspectos econômicos relacionados à seleção de um material para aplicação em um componente em esforço mecânico se resumem ao custo por quilo do material e seu custo de processamento.
Agora, assinale a alternativa CORRETA:
A
Somente a sentença I está correta.
B
Somente a sentença II está correta.
C
As sentenças I e III estão corretas.
D
As sentenças II e III estão corretas.
9As características da microestrutura dos materiais se relacionam diretamente com as propriedades mecânicas dos metais. Sobre essas características relacionadas aos aços e ferros fundidos, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Um aço que apresenta uma maior fração de perlita (fase com lamelas alternadas de ferrita e cementita), em detrimento da fração de ferrita, tende a apresentar maior dureza.
(    ) A perlita inibe o movimento das discordâncias, consistindo em um mecanismo de aumento da resistência mecânica pela inibição da deformação plástica.
(    ) A proporção entre as fases presentes na microestrutura dos ferros fundidos não influencia na sua dureza.
(    ) Quanto maior a fração de perlita, menor tende a ser a tensão de escoamento de um aço.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - V - F - F.
B
F - V - V - V.
C
V - F - V - F.
D
F - F - F - V.
10Os plásticos capazes de conduzir calor são uma novidade bastante recente, mas altamente promissora porque os polímeros são o material de preferência na construção dos aparelhos eletrônicos, que teimam em esquentar muito. Plásticos são excelentes isolantes, o que significa que eles aprisionam o calor. No ano de 2017, uma equipe da Universidade de Michigan mudou a estrutura atômica de um polímero para fazê-lo alcançar uma condutividade térmica seis vezes maior do que o material original. Agora, Yanfei Xu e seus colegas do MIT alcançaram uma nova marca: uma condutividade térmica 10 vezes maior. "Nosso polímero pode conduzir termicamente e remover o calor com muito mais eficiência. Acreditamos que os polímeros podem se transformar em condutores de calor de última geração para aplicações avançadas de gerenciamento térmico, como uma alternativa de autorresfriamento para os gabinetes dos aparelhos eletrônicos", disse a pesquisadora. Se você der um zoom na microestrutura de um plástico, vai entender facilmente por que o material retém o calor tão facilmente. No nível microscópico, os polímeros são feitos de longas cadeias de monômeros, ou unidades moleculares, ligadas ponta com ponta. Essas cadeias são geralmente emaranhadas como uma bola de espaguete. Os transportadores de calor têm dificuldade em passar por essa confusão desordenada e tendem a ficar presos dentro dos nós e aglomerados poliméricos. A equipe já havia conseguido desembaraçar essa bagunça e obter uma melhor condutividade térmica, mas o material só conseguiu conduzir o calor numa direção. Agora eles mexeram tanto nas forças intermoleculares, quanto nas forças intramoleculares, produzindo um politiofeno condutor de calor - este é um polímero conjugado tipicamente usado em aparelhos eletrônicos. "Nossa reação foi capaz de criar cadeias rígidas de polímeros, em vez de fios torcidos, semelhantes a um espaguete, em polímeros normais", disse Xu. As primeiras amostras têm cerca de dois centímetros quadrados e foram fabricadas em equipamentos de laboratório - câmaras de deposição a vapor. Antes de ampliá-las e pensar em fabricação industrial, contudo, a equipe está mais preocupada em compreender em detalhes os caminhos do calor pelo material. Com esse entendimento, será possível guiar os desenvolvimentos futuros para a obtenção de resultados mais próximos das aplicações práticas. Com base no exposto, assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=plastico-usado-eletronicos-agora-conduz-calor&id=010160180410#.W-ISi9VKgdU. Acesso em: 6 nov. 2018.
A
De acordo com a pesquisa, o polímero passa a conduzir dez vezes mais calor quando comparado ao material comum, devido à alteração no arranjo de suas cadeias: passam de um arranjo em forma de fios torcidos para um arranjo de cadeias rígidas.
B
De acordo com a pesquisa, o material desenvolvido apresenta condução de calor até seis vezes maior que a do polímero comum.
C
De acordo com a pesquisa, a principal dificuldade a ser resolvida para viabilizar a aplicação prática dos resultados experimentais, diz respeito à condutividade térmica ser aumentada exclusivamente em uma única direção no material.
D
De acordo com a pesquisa, esses resultados permitem a aplicação prática na substituição de metais condutores de calor por polímeros condutores de calor, em equipamentos eletrônicos como celulares e tablets, reduzindo o peso dos equipamentos e o custo final do produto.
11(ENADE, 2014) Engenheiros de uma empresa holandesa encontraram uma maneira de fazer com que elevadores terrestres subam até o topo de edifícios de 1000 metros de altura, pois os cabos de aço usados nos elevadores atuais só conseguem alçá-los a alturas de, aproximadamente, 500 metros. Isso será possível com a criação de um novo cabo superleve e superforte, ou seja, uma espécie de cinta, tecida com fibras de carbono. Em vez dos fios de aço entrelaçados usados nos cabos de aço comuns, a cinta é formada por quatro fitas de fibra de carbono seladas em plástico transparente. O plástico é necessário para proteger do atrito as fibras de carbono e aumentar a vida útil do conjunto. Cada fita tem 4 centímetros de largura por 4 milímetros de espessura. Elas são parecidas com uma régua escolar flexível. Esse novo material supera ligeiramente a resistência a tensão do aço, mas pesa sete vezes menos que o atualmente usado. Assim, a força gasta para sustentar o peso do próprio cabo passa a ser aplicada para sustentar apenas o elevador, e o consumo de energia dos elevadores também é cerca de 15% menor do que os anteriores. Tendo em vista a situação descrita, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) O cabo de fibra de carbono suporta elevadas cargas devido à sua elevada resistência à tração.
(    ) A fibra de carbono torna o cabo bem mais flexível, o que, aliado a sua resistência à tração, proporciona a esse material uma vantagem em relação aos cabos de aço convencionais.
(    ) A relação resistência/peso do cabo de fibra de carbono assegura vantagem desse material com relação aos cabos de aço, pois a economia do peso próprio do cabo pode ser usada para sustentar o elevador e reduzir o consumo de energia.
(    ) Apesar da resistência à tensão ser apenas ligeiramente maior no cabo de fibra de carbono, a vantagem principal de seu uso é a alta relação resistência/peso.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
FONTE: Disponível em: . Acesso em: 27 jul 2014 (adaptado).
A
F - F - V - V.
B
F - V - F - V.
C
F - V - F - F.
D
V - F - V - V.
12(ENADE, 2014) No Brasil, é comercializada uma cadeira de rodas de alumínio com peso aproximado de 12 kg, que representa cerca da metade do peso de uma modelo convencional. Construída em uma estrutura tubular de uma liga de alumínio aeronáutico, essa cadeira de rodas possui alta resistência mecânica, além de ter custo reduzido. O alumínio aeronáutico possui uma combinação única de propriedades que o torna um material de construção versátil, altamente utilizável e atrativo. Assinale V para VERDADEIRO quando a propriedade descrita se relaciona com as característicasdo material descrito no texto, e assinale F para FALSO quando não há correlação entre as propriedades e essas características:
(    ) Alta resistência mecânica e baixa densidade.
(    ) Baixa plasticidade e alto ponto de fusão.
(    ) Alta dureza a quente e baixa dutilidade.
(    ) Alta dureza e alta densidade.
Agora, assinale a alternativa CORRETA:
FONTE: Disponível em: . Acesso em: 26 jul. 2014. (adaptado)
A
V - V - F - F.
B
V - F - F - F.
C
F - F - V - V.
D
F - V - F - V.