Prova N2 Materiais para Engenharia Mecânica

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PROVA N2 MATERIAIS PARA ENGENHARIA MECÂNICA
1)
As principais propriedades dos elastômeros são: alta elasticidade, macios e alta flexibilidade. Devido a essas propriedades, esses materiais são altamente aplicados em pneus, vedações, luvas, dentre outras aplicações. Apesar de possuírem excelentes propriedades que os proporcionam diversas aplicações, os elastômeros não possuem somente vantagens em suas aplicações.
Com base nessas informações, responda: qual desvantagem dos elastômeros acabam restringindo esses materiais em diversas aplicações?
Resposta correta: Alto custo. Apesar de apresentarem diversas vantagens, como alta elasticidade, os elastômeros possuem um alto custo de produção, o que, muitas vezes, inviabiliza sua fabricação e implementação.
2)
“Operações de conformação são aquelas em que a forma de uma peça metálica é alterada por deformação plástica; forjamento, laminação, extrusão e trefilação/estiramento são técnicas de conformação usuais, por exemplo. A deformação deve ser induzida por uma força ou tensão externa, cuja magnitude deve exceder o limite de escoamento do material. A maioria dos materiais metálicos é especialmente suscetível a esses procedimentos, sendo pelo menos moderadamente dúcteis e capazes de sofrer alguma deformação permanente sem trincar ou fraturar.”
Fonte: CALLISTER JR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais - uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 448.
Considerando que as técnicas de fabricação são de extrema importância para os materiais e suas aplicações, analise as afirmativas a seguir.
I. A trefilação consiste em aplicar forças de tração em uma peça e puxá-la através de uma matriz com formato geométrico cônico.
II. A laminação consiste em submeter a peça entre dois cilindros que estarão girando em direções contrárias para que, assim, ocorra a diminuição da seção transversal da peça.
III. A extrusão consiste em dar forma ao material através de golpes realizados por martelo ou através de esforços de compressão.
IV. O forjamento é considerado um processo de fabricação a quente e consiste em dar forma ao material através de golpes realizados por martelo ou através de esforços de compressão.
Está correto apenas o que se afirmar em:
Resposta correta: I, II e IV. O processo de trefilação tem como finalidade a redução da área da peça, aumentando seu comprimento. A laminação consiste em diminuir a área da seção transversal da peça através de dois rolos cilíndricos. Por fim, o forjamento, considerado um processo a quente, irá dar forma ao material através de golpes realizados por martelo.
3)
“A ligação metálica é encontrada nos metais e nas suas ligas. Propõe-se um modelo relativamente simples, que muito se aproxima da configuração dessa ligação. Nesse modelo, os elétrons de valência não estão ligados a nenhum átomo em particular no sólido e estão mais ou menos livres para se movimentar ao longo de todo o metal. Eles podem ser considerados como pertencentes ao metal como um todo, ou como se formassem um ‘mar de elétrons’ ou uma ‘nuvem de elétrons’.”
Fonte: CALLISTER JR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais - uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 37.
As ligações metálicas são ligação presentes em materiais metálicos, formadas por um mar de elétrons. Esse mar de elétrons irá proteger os íons de cargas iguais de se encostarem e se repelirem. A partir dessas informações, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. (V ) Os metais possuem capacidade de se deformar sem se romper de forma frágil, pois as ligações metálicas são compostas por um mar de elétrons.
II. ( F) Os metais possuem comportamento frágil, pois os íons de cargas iguais são incapazes de se encostar e se repelir, o que impede que os metais consigam se deformar plasticamente.
III. (V ) Os metais são bons condutores tanto de eletricidade quanto de calor, como consequência dos seus elétrons livres.
IV. (F ) A ligação metálica é considerada uma ligação prejudicial aos metais, pois esse tipo de ligação acarreta em perdas de propriedades mecânicas, como: ductilidade e condutividade. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta correta. As afirmativas I e III são verdadeiras, pois as ligações metálicas presentes em materiais metálicos são formadas por um mar de elétrons. Esse mar de elétrons irá proteger os íons de cargas iguais de se encostarem e se repelirem, fazendo com que os metais tenham boas propriedades de ductilidade, condução de calor e de eletricidade.
4)
“O titânio e suas ligas são materiais de engenharia relativamente novos, que apresentam extraordinária combinação de propriedades. O metal puro tem massa específica relativamente baixa (4,5 g/cm3), elevado ponto de fusão [1668°C (3035°F)], e módulo de elasticidade de 107 GPa (15,5 × 106 psi). As ligas de titânio são extremamente resistentes; são possíveis limites de resistência à tração à temperatura ambiente, tão elevados quanto 1400 MPa (200.000 psi), produzindo resistências específicas excepcionais. Adicionalmente, as ligas são muito dúcteis e podem ser forjadas e usinadas com facilidade.”
Fonte: CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 437.
Considerando as aplicações das ligas de titânio, analise as afirmativas a seguir.
I. O titânio é utilizado na indústria médica por ser biocompatível.
II. O titânio é considerado um material radioativo para o corpo humano.
III. O titânio é utilizado em aplicações em que é necessária uma ótima resistência a corrosão, como em materiais de estruturais navais.
IV. O titânio é aplicado em próteses, mesmo possuindo uma baixa dureza.
Está correto apenas o que se afirma em:
Resposta correta. As afirmativas I e III estão corretas. O titânio, por ser biocompatível, estão cada dia mais sendo aplicadas na medicina, como em próteses, devido a sua excelente propriedade de peso/resistência. Além disso, destaca-se que as ligas de titânio possuem excelente resistência a corrosão, podendo ser aplicados em diversas utilizações onde é necessária uma ótima resistência a corrosão como em materiais de estruturais navais.
5)
A resposta de um polímero a forças mecânicas em temperaturas elevadas está relacionada com sua estrutura molecular dominante. De fato, um esquema de classificação para esses materiais é feito de acordo com seu comportamento frente a uma elevação na temperatura. Os termoplásticos (ou polímeros termoplásticos) e os termorrígidos (ou polímeros termorrígidos) são as duas subdivisões.
Fonte: CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 578.
Considerando a classificação dos materiais poliméricos referentes ao seu comportamento térmico, analise as afirmativas a seguir.
I. Os polímeros termoplásticos possuem baixa resistência à temperatura e podem ser moldados para serem levados à alta temperatura.
II. Os polímeros termofixos são mais resistentes à temperatura que os polímeros termoplásticos.
III. Os polímeros termoplásticos e termofixos possuem a mesma resistência à temperatura.
IV. Os polímeros termoplásticos e termofixos possuem resistência a temperatura mais elevada do que os materiais cerâmicos.
Está correto apenas o que se afirma em:
Resposta correta: I e II. Os polímeros termoplásticos possuem baixa resistência à temperatura, ou seja, tem perda ou grande diminuição de suas propriedades ao serem levados a altas temperaturas. Já os termofixos, possuem pouca ou nenhuma perda de propriedades quando submetidos a altas temperaturas.
6)
Os compósitos são formados por uma fase contínua, denominada matriz, e uma fase descontínua, o reforço, que pode ser na forma de partículas, tecidos, mantas ou fibras. As propriedades dos compósitos vão depender diretamente da adesão fibra-matriz.
Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre as fases dos materiais compósitos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s)e F para a(s) falsa(s).
I. (V) A matriz tem como função proteger as fibras de ambientes externos.
II. ( V) A matriz tem como função proteger as fibras de se tocarem, facilitando a propagação de trincas e propiciando a abrasão entre as fibras.
III. (F ) O reforço tem como função proteger a matriz de ambientes externos.
IV. (V ) O reforço tem como função dar resistência ao compósito.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta Correta. As afirmativas I, II e IV estão corretas. A matriz tem como função proteger as fibras de ambientes externos, impedi-las que se toquem, devido à possibilidade de abrasão que pode ser formada e propagação de trinca. O reforço tem como função dar resistência ao material compósito.
7)
“A prática da engenharia envolve o uso de princípios científicos de componentes e de sistemas que tenham desempenho confiável e satisfatório para o projeto. Outra força motriz crítica na prática da engenharia é devida aos fatores econômicos. Colocado de forma simples, a empresa ou instituição deve apurar o lucro dos produtos que fabrica e vende. O engenheiro pode projetar o componente perfeito; entretanto, uma vez fabricado, esse componente deve ser ofertado para venda a um preço que seja atrativo para o consumidor e que dê um lucro adequado para a empresa.”
Fonte: CALLISTER JUNIOR, W. D.; RETHWISCH, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. p. 437.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre a importância do custo dos materiais, analise as afirmativas a seguir.
I. O custo que o produto terá para a empresa é o único critério a ser considerado na escolha de um material.
II. Os custos de fabricação dos materiais são irrelevantes para a empresa se o processo de fabricação atende os requisitos ambientais.
III. O custo do material e de sua fabricação é de extrema importância para as empresas, porém, deve-se levar em consideração outros critérios de seleção.
IV. Não basta que um material atenda a todos os critérios de seleção, se sua produção não for economicamente viável para a empresa.
Resposta correta: III e IV. O custo de fabricação do material será muitas vezes o principal critério utilizado pelas empresas na seleção dos materiais pois, se não for viável financeiramente para as empresas, esses materiais não serão fabricados.
8)
A utilização de fibras como fase reforço é muito recorrente devido às suas diversas propriedades mecânicas. As fibras são utilizadas em cerca de 95% de todas as aplicações de fibras como reforço. Destaca-se que a fabricação das fibras é de fácil reprodução e tem como principal função dar resistência ao material compósito.
Considerando essas informações e conteúdo estudado sobre as fibras como fase reforço dos materiais compósitos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( V ) As fibras são materiais frágeis, ou seja, não apresentam deformação plástica.
II. ( V ) As fibras sintéticas são muito utilizadas como reforços em compósitos.
III. ( F ) As fibras naturais são evitadas como reforços em compósitos, pois elas possuem resistência muito baixa.
IV. ( V ) As fibras de vidro são um exemplo de utilização das fibras sintéticas.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta Correta. As afirmativas I, II e IV estão corretas, pois as fibras são materiais frágeis e utilizadas como reforços para dar resistência ao compósito. Elas podem ser classificadas como fibras naturais e fibras sintéticas. As fibras sintéticas mais utilizadas são as fibras de carbono e fibras de vidro.
9)
O estudo do diagrama ferro-carbono nos permite entender como a variação do teor de carbono e a temperatura nos aços resultam em diferentes propriedades, fazendo com que seja possível a obtenção de aços de acordo com a aplicação desejada. Destaca-se no diagrama ferro-carbono: ferrita (α), austenita (γ), cementita (Fe3C), perlita (α + Fe3C) e os pontos eutetóide e eutético.
Com base nessas informações e no conteúdo estudado, qual constituinte, representado no diagrama ferro-carbono, concede ao aço maior dureza?
Resposta correta: Cementita. A cementita é um constituinte muito duro, frágil e muito resistente ao cisalhamento.
10)
As discordâncias são defeitos lineares existentes em materiais cristalinos e responsáveis pela deformação plástica dos metais. Através da movimentação das discordâncias, consegue-se obter diversas propriedades para os aços.
Considerando essas informações e conteúdo estudado, o que acontece com o aço quando se aumenta a restrição de movimentação de discordâncias?
Resposta correta: Ganha resistência. Quanto menor for a possibilidade de as discordâncias se moverem, maior será a resistência do aço.