Lista de comportamento mecanico e termico dos materiais

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ATIVIDADE - COMPORTAMENTO MECÂNICO E TÉRMICO DOS MATERIAIS
1. Uma empresa realiza alguns ensaios mecânicos de tensão - deformação em uma liga de cobre, e obteve os seguintes dados:
Limite de escoamento de engenharia = 160MPa;
Módulo de elasticidade = 1,5 x 105 MPa;
Limite de resistência a tração de engenharia = 268MPa; 
Deformação de engenharia = 0,20;
A redução da área logo antes da fratura é 35%. 
Responda: 
a) Estime a deformação de engenharia imediatamente antes do escoamento
Lei de Hooke: 
Considerando o limite de escoamento de engenharia, tem-se que: 
b) Qual é a deformação verdadeira? Explique.
A deformação verdadeira é definida por: 
Como não ocorre variação do volume durante a deformação, tem-se que a deformação verdadeira e de engenharia estão relacionadas de acordo com a seguinte expressão: 
Essa é a deformação verdadeira da liga de cobre. 
c) Determine a tensão verdadeira correspondente ao limite resistência a tração
A tensão verdadeira pode ser calculada pela seguinte relação: 
d) A deformação verdadeira logo antes da fratura.
A deformação verdadeira é dada por: 
A redução da área logo antes da fratura é 35%. 
Assim, 
2. Uma amostra cilíndrica de uma liga de metal hipotética é tensionada por compressão. Se seus diâmetros original e final são 30,00 e 30,04 mm, respectivamente, e seu comprimento final é 105,20 mm, calcule seu comprimento original se a deformação for totalmente elástica. Os módulos de elasticidade e cisalhamento para esta liga são 65,5 e 25,4 GPa, respectivamente.
Deformação lateral:
Coeficiente de Poisson:
Deformação longitudinal: 
Assim, tem-se que:
O comprimento original é de 105,69 mm. 
3. O calor específico do silício é de 702 J/kg·K. Quantos J de calor são exigidos para elevar a temperatura de um chip de silício (de volume = 6,25 × 10–9 m3) da temperatura ambiente (25°C) para 35 °C.
Tem-se que: 
A massa é dada por:
Considerando a densidade do silício 2330 kg/m3
Assim, o calor é dado por: 
A quantidade de calor exigida para elevar a temperatura do chip de silício é de 0,102 Joules.
4. À temperatura ambiente (25 °C), um pino de tungstênio com 5,000 mm de diâmetro é muito grande para um furo com diâmetro de 4,999 mm de diâmetro em uma barra de níquel. Para que temperatura essas duas peças precisam ser aquecidas a fim de que o pino se encaixe?
A variação do diâmetro para o pino de tungstênio e a barra de níquel é dada por:
Isolando o diâmetro final, tem-se que:
Considerando o coeficiente linear de expansão térmica do tungstênio igual a 4,5 x 10-6 (ºC)-1 e do níquel igual a 12,7 x 10-6 (ºC)-1. 
O diâmetro final do pino tem que ser igual ao diâmetro final do furo da barra. Assim, tem-se que: 
As duas peças precisam ser aquecidas a 49,4°C para que o pino se encaixe.
5. Determine a taxa de perda de calor por metro quadrado através da parede refratária de argila de um forno operado a 1.000 °C. A face externa da parede do forno está a 100 °C, e a parede tem 10 cm de espessura.
Lei de Fourier: 
Considerando a condutividade térmica do tijolo refratário de argila igual a 6 W/m.K. Tem-se que:
A taxa de perda de calor através da parede do forno é de 54 kW/m2.