Lista I

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Lista I – 
Professor:
Assuntos: Propriedades mecânicas dos materiais e ensaio de tração
1 – Um corpo de prova submetido a um ensaio de tração apresenta tensão de 50 N/mm2 com deformação de 2% em sua fase elástica. Assim sendo, determine o módulo de elasticidade desse corpo de prova, em newtons por milímetro quadrado (N/mm2).
2 - Um corpo de prova submetido a um ensaio de tração apresenta deformação de 0,6% com módulo de elasticidade de 500 kgf/mm2 em sua fase elástica. Assim sendo, determine a tensão que atua nesse corpo de prova, em MPa.
3 - Um corpo de prova submetido a um ensaio de tração apresenta tensão de 2 MPa com módulo de elasticidade de 100 GPa em sua fase elástica. Assim sendo, determine a deformação desse corpo de prova, em percentual (%).
4 - Um corpo de prova submetido a um ensaio de tração apresenta tensão de 60 MPa com deformação de 4% em sua fase elástica. Assim sendo, determine qual será a tensão nesse corpo de prova, em sua fase elástica, quando o mesmo apresentar deformação de 12%.
5 - Um material de aço 1.080 apresenta limite de resistência de aproximadamente 700 MPa. Sendo sua área de seção transversal original de 1,5 mm2, determine a força máxima de resistência do material, em
newtons (N), em um ensaio de tração.
6 - Um corpo de prova de aço com diâmetro d0 = 20 mm e comprimento L0 = 60 mm será submetido a um ensaio de compressão. Se for aplicada uma força F de 120.000 N, qual a tensão absorvida pelo corpo de prova e qual a deformação do mesmo? O módulo de elasticidade do aço (E) é igual a 210.000 MPa.
7 - Uma carga de 3,5KN, quando aplicada a um fio metálico com 200mm de comprimento e diâmetro de 5mm, provoca um alongamento de 0,2mm e uma deformação transversal de 1,76 x10-4 m/m. Calcule:
a) a tensão no fio
b) o módulo de Young
c) a deformação longitudinal 
8 - Os diagramas tensão x deformação (σ x ϵ) dos aços laminados a quente (CA-25 e CA-50) e trefilados a frio (CA-60) apresentam características diferentes. Acompanhe a representação nos gráficos abaixo: 
Responda:
a) Qual a principal diferença dos dois gráficos em relação a tensão de escoamento?
b) Qual a principal propriedade mecânica que pode ser determinada na zona elástica? 
c) Indique no gráfico a as zonas elástica e plástica, a tensão de escoamento, a tensão limite de resistência à tração e a tensão de ruptura.
d) A estricção e o alongamento estão diretamente ligados à avaliação de qual propriedade mecânica?
9 – Foi realizado um teste de tensão em um corpo de prova de aço com diâmetro original de 12,5mm e comprimento de referência de 50 mm. Os dados estão relacionados na tabela. 
Calcule:
a) tensão limite de resistência
b) alongamento
c) tensão de ruptura 
d) estricção
10 - Uma das técnicas de recuperação de estruturas de concreto armado é aquela que utiliza lâminas de fibra de carbono perfeitamente aderidas aos elementos deteriorados. As lâminas são compostas por fibras de carbono puras impregnadas por uma resina polimérica. Para os diagramas tensão-deformação apresentados na Figura 10, pergunta-se:
a) Qual o valor do módulo de elasticidade da fibra de carbono pura e do sistema compósito? 
b) Comparar a ductilidade da fibra de carbono e do sistema compósito. Justifique a sua resposta.
c) Qual o valor da resistência à ruptura da fibra de carbono pura e do sistema compósito?
11 – Temos uma haste construída em Kevlar com diâmetro de 10mm. Supondo que seja aplicada uma carga axial de 80KN, determinar as mudanças em seu comprimento e em seu diâmetro, ou seja, o seu comprimento final e inicial.
Dados: E = 130GPa; módulo de Poisson = 0,3; 
12 - Determine quais as curvas, indicadas na Figura 3, que representam os materiais indicados na lista.
13 - Quatro tipos de polímeros diferenciados pela quantidade de plastificante adicionado, apresentaram os diagramas tensão-deformação mostrado na Figura 2. Qual efeito pode ser observado nas propriedades mecânicas deste polímero a medida que se aumenta a porcentagem de plastificante em sua formulação? Justifique a resposta.
14 - Três materiais diferentes A, B e C são ensaiados à tração usando corpos de prova com 12mm de diâmetro, medindo-se a distância entre dois pontos que inicialmente era 50 mm (ver a figura).
Quando ocorre a ruptura, a distância entre os pontos de referência são 54,1 mm, 63,0 mm e 70,6 mm, respectivamente. Além disto, os diâmetros são 11,5 mm, 9,46 mm e 6,01 mm, respectivamente, quando a peça se parte. Determine os percentuais de deformação na direção longitudinal e de redução das áreas dos corpos de prova, e classifique os materiais como dúcteis ou frágeis.
15 - Calcule o alongamento de um tubo de comprimento de 8,0 m, quando sujeito a uma tensão de tração de 225 MPa. O material desse tubo é visto no diagrama tensão versus deformação ao lado. Calcule, também, os módulos de elasticidade, resiliência e tenacidade desse material.
16 - Um ensaio de tração foi executado em um corpo-de-prova com um diâmetro original de 13mm e um comprimento nominal de 50mm. Os resultados do ensaio até a ruptura estão listados na tabela ao lado. Faça o gráfico do diagrama tensão-deformação e determine aproximadamente o módulo de elasticidade, a tensão de escoamento, a tensão máxima, a tensão de ruptura, o módulo de resiliência e tenacidade.
17 - Determinar a tensão de tração e a deformação de uma barra prismática de comprimento L0 = 5,0m, seção transversal circular com diâmetro 50mm e módulo de elasticidade E = 20.000 kgf/mm2 , submetida a uma força axial de tração P = 30 kN.
18 - Para a maioria dos metais que são solicitados em tração e com níveis de tensão relativamente baixos, a tensão e a deformação são proporcionais de acordo com a relação conhecida como Lei de Hooke. Na Engenharia esta proporcionalidade também é conhecida como módulo de elasticidade ou módulo de Young. As deformações elásticas não são permanentes, ou seja, quando a carga é removida, o corpo retorna ao seu formato original. Em relação ao comportamento elástico dos materiais e ao gráfico abaixo analise as afirmações e assinale a correta.
I – O módulo de elasticidade deste material é aproximadamente 60GPa;
II - A primeira parte do diagrama num ensaio de tração apresenta-se como uma reta e é chamada de fase linear. O módulo de elasticidade (E) é o coeficiente angular desta reta e também pode ser escrito como o quociente entre a tensão e a deformação;
III – A resiliência de um metal é a sua capacidade de absorver energia e depois descarregá-la quando deformado elasticamente. E o seu módulo (valor) corresponde a área total abaixo do gráfico até o final da região elástica;
IV - Os materiais frágeis, como cerâmicas e concreto (gráfico acima), não apresentam um limite de escoamento, ou seja, o material rompe na zona elástica. Já os materiais dúcteis, apresentam regiões elástica e plástica bem definida.
a) todas, exceto a I			b) todas, exceto a IV	c) todas	
d) todas, exceto a I e a IV		e) todas, exceto a I e a III
19 - Analise o gráfico abaixo. 
Sabendo-se que algumas propriedades mecânicas são importantes para especificação e seleção de materiais e que AR>AQ>AP, onde AR, AQ e AP representam as áreas sob cada curva. Dessa forma, os materiais que possuem a maior tensão de ruptura, o maior módulo de elasticidade, o maior limite de escoamento e a maior ductilidade, respectivamente, são: 
a) Q; P; R e; R.		b) Q; R; P e R. 		c) R; P; P e Q.
d) Q; P; P e R.		e) Q; P; R e Q.
20 - Conhecer as propriedades mecânicas dos materiais usados na construção civil é fundamental para escolhas adequadas com soluções seguras e econômicas. Analise as afirmações que se seguem e assinale a alternativa correta. 
I - O módulo de elasticidade de um material é dado pela inclinação da reta inicial do diagrama tensão versus deformação desse material. 
II – A tenacidade está associada a energia absorvida até a ruptura e resiliência a energia absorvida na fase elástica. 
III - A dureza de um material é caracterizada pela relação entre as suas tensões de ruptura e de escoamento. 
IV - A tensão de escoamento é determinada,geralmente, pelo fim do regime elástico de materiais metálicos.
V - Na estricção de uma barra de aço observa-se uma diminuição de área transversal devida à tensão normal próxima à ruptura
a) Todas estão corretas		b) I, II, III e IV		c) ) I, II, IV e V
d) todas, exceto a II						e) I, IV e V
21 - Diferencie:
Elasticidade de plasticidade;
Ductilidade de fragilidade;
Resiliência de tenacidade.
22 - Um corpo de prova de um tipo de plástico é ensaiado à tração à temperatura ambiente (veja a figura), tendo-se para tensão normal e correspondente deformação os valores dados abaixo, pede-se:
a) Plotar a curva de tensão – deformação.
b) Determinar o módulo de elasticidade.
c) Classificar o material como dúctil ou frágil.
23 - Os dados de um teste tensão-deformação de uma cerâmica são fornecidos na tabela. A curva é linear entre a origem e o primeiro ponto. Construir o diagrama e determinar o módulo de elasticidade e o módulo de resiliência.
24 – O que é tenacidade e ductilidade e através de que ensaios podem ser medidos?
25 - Explique de que forma o carbono pode afetar a ductilidade dos aços.
26 – Quais são os principais objetivos dos ensaios mecânicos? Classifique-os.
27 – Explique a diferença entre os ensaios de tração e compressão. Indique em quais materiais são mais recomendados estes ensaios.
28 - O que é módulo de elasticidade (módulo de Young). Dê cinco exemplos de materiais com seus módulos. O que é coeficiente de Poisson? Dê cinco exemplos de materiais com os seus coeficientes.