Teste de conhecimento 01 - elementos de máquinas

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�1,1=−90 �; �2,1=90 �
�1,1=0 �; �2,1=3600 �
�1,1=−90000 �; �2,1=90000 �
�1,1=−3600 �; �2,1=0 �
�1,1=−3600 �; �2,1=3600 �
�=� ∗ ��
�>1,9
�
σ�=23000,0364=63,2����
Tesão no parafuso=σ�=0,3.5000+23000,0364≅104,4����
480���
�==0,1�
ℎ=0,02�
��=2,88
��=5,76
��=1,15
��=0,84
��=2,03
��=2,88
∆�=0,6��
∆�=0,015�
∆�=0,06�
∆�=1,5��
∆�=0,15�
∆�=0,6��
�=10.4.(8.750+1500)250.106
10=250.1064���������/π�2
��=σ������í���σ���������
	 
	
	
	1.
	
		 A figura mostra um pinhão cônico de entes de reto com 16 dentes com ângulo de pressão de 20° acionando uma engrenagem de 32 dentes e a localização das linhas de centro do rolamento. O eixo do pinhão recebe 2,5 hp a 240 RPM. As forças radial e axial sobre o pinhão são: Fonte: BUDYNAS E NISBETT, 2015, pag 722 
	
	
	
	Wr=26,7lbf e Wa=53,5 lbf
	
	
	Wr=53,4lbf e Wa=106,9 lbf
	Certo
	
	Wr=106,9 lbf e Wa=53,4 lbf
	
	
	Wr=53,5lbf e Wa=26,7 lbf
	
	
	Wr=213,8lbf e Wa=106,8 lbf
	Data Resp.: 22/03/2023 09:52:36
		Explicação:
	
	 
	
	
	2.
	
		 Um pinhão de ferro fundido de 24 dentes, módulo de 5 mm, um ângulo de pressão de 20° move uma engrenagem de ferro fundido de 48 dentes. O pinhão é gira a 50 RPM. Para um fator de projeto nd=2 a potência máxima que pode ser transmitida com este conjunto de engrenagens considerando a tensão de contato admissível  Sc=- 690 MPa e largura de face do dente F = 60 mm e Cp=163 √MPa.
  
	
	Certo
	
	Potência máxima H=973 kW
	
	
	Potência máxima H=3,89 MW
	
	
	Potência máxima H=885 W
	
	
	Potência máxima H=3,89 kW
	
	
	Potência máxima H=973 W
	Data Resp.: 22/03/2023 09:52:53
		Explicação:
	
	03535INTRODUÇÃO AO PROJETO MECÂNICO
	 
	
	
	3.
	
	 π=3 
 � 
 ��������� 
 σ=4���������π�2 
	 Um elevador é projetado para oito passageiros com peso médio de 750 N cada. A estrutura do elevador adiciona 1500 N ao peso que deve ser suportado pelo cabo do elevador.  Para um fator de projeto recomendado igual 10, tensão admissível do cabo  de 250 MPa e tensão nos cabos calculada  pela expressão σ=4PelevadorπD2, onde  Pelevador é o peso total do elevador (estrutura mais passageiros) e D é o diâmetro do cabo, o diâmetro mínimo do cabo deverá ser de (utilizar π=3): 
	
	
	
	63 cm.
	
	
	20 cm.
	Errado
	
	2 cm.
	
	
	3 cm.
	Errado
	
	6,3 cm.
	Data Resp.: 22/03/2023 09:54:35
		Explicação:
Gabarito: 2 cm.
Justificativa: Pela definição de fator de segurança, ns=σadmissívelσcalculado. Considerando os dados do problema, 10=250.1064Pelevador/πD2, isto é, D=√10.4.(8.750+1500)250.106
Assim, o diâmetro do cabo mínimo será de 0,02 m ou 2 cm.
	
	 
	
	
	4.
	
		 Considerando as propriedades dos principais materiais de engenharia assinale a alternativa que melhor relaciona os materiais representados na figura a seguir: Fonte: autor 
	
	
	
	I - metais; II - cerâmicos; III - polímeros; IV - compósitos.
	
	
	I - metais; II - compósitos; III - polímeros; IV - cerâmicos.
	
	
	I - metais; II - cerâmicos; III - compósitos; IV - polímeros.
	
	
	I - metais; II - polímeros; III - cerâmicos; IV - compósitos.
	Certo
	
	I - polímeros; II - compósitos; III - cerâmicos; IV - metais.
	Data Resp.: 22/03/2023 09:56:19
		Explicação:
Gabarito: I - polímeros; II - compósitos; III - cerâmicos; IV - metais.
Justificativa: Dentre os materiais de engenharia os que apresentam menores valores de módulo de elasticidade são os polímeros e aquele que apresentam os maiores são os cerâmicos. Já os compósitos, por apresentarem características dependentes de seus materiais componentes apresentam propriedades médias de acordo com a proporção de seus materiais constituintes. Por sua vez, os materiais metálicos podem possuir uma extensa variação em sua rigidez (relacionada ao módulo de elasticidade) de acordo com os tratamentos térmicos ou elementos de liga.
	
	03536FALHAS EM ELEMENTOS MECÂNICOS
	 
	
	
	5.
	
	 �=207��� 
 10��2 
	 Assinale a alternativa que apresenta a deformação total da barra de aço (área da seção reta retangular de 10cm2) da figura abaixo sabendo que E=207GPa. 
	
	Errado
	
	Δl=0,6mm
	
	
	Δl=0,15m
	
	
	Δl=1,5mm
	Errado
	
	Δl=0,06m
	
	
	Δl=0,015m
	Data Resp.: 22/03/2023 09:58:36
		Explicação:
Gabarito: Δl=0,6mm
Justificativa: a deformação devido à tensão normal é dada por:
Observamos que do comprimento total da barra, somente 0,4 m estão de fato submetidos ao carregamento, conforme o diagrama de corpo livre a seguir
Com os dados do problema
	
	 
	
	
	6.
	
		 As afirmativas abaixo dizem respeito às falhas em virtude de carregamento cíclico. I - Alguns materiais apresentam um valor de tensão abaixo do qual não apresentam falha por fadiga, em outras palavras, abaixo desse limite dizemos que o material tem vida infinita. II - Os valores de limite de resistência à fadiga determinados experimentalmente são aplicados para qualquer condição, sem necessidade de correção. III - Materiais dúcteis e frágeis apresentam falha sob fadiga com características similares à falha sob carregamento estático dos materiais frágeis. 
	
	
	
	Apenas II está correta.
	
	
	Apenas I está correta.
	
	
	Apenas III está correta.
	Certo
	
	I e III estão corretas.
	
	
	I e II estão corretas.
	Data Resp.: 22/03/2023 10:00:00
		Explicação:
Gabarito: I e III estão corretas.
Justificativa: A fadiga é a falha devido ao carregamento dinâmico. Alguns materiais, como aços apresentam limites de fadigas, isto é, valores de tensão abaixo do qual não ocorre falha por fadiga. Esse limite é determinado experimentalmente em ensaios chamados tensão - vida ou (S-N). Os corpos de prova desses ensaios são produzidos sob condições padronizadas de tamanho e acabamento, de maneira que é preciso ajustar o limite de fadiga às condições de operação multiplicando-os por fatores devido ao acabamento superficial, tamanho, carga, temperatura etc. Os materiais, quando falham por fadiga, praticamente não apresentam deformação plástica na superfície de fratura, uma característica semelhante à falha estática dos materiais frágeis.
	
	03537ELEMENTOS MECÂNICOS
	 
	
	
	7.
	
	 ���=480��� 
 100�� 
 20�� 
	 Duas chapas de aço com espessura de 20mm e largura de 100mm são soldadas com solda de topo com um eletrodo E70xx (Sut=480MPa). Se as chapas são submetidas a uma força de tração estática  Assinale a alternativa correta 
	
	Errado
	
	O fator de segurança da solda é ns=2,88.
	
	
	O fator de segurança da solda é ns=2,03.
	Errado
	
	O fator de segurança da solda é ns=0,84.
	
	
	O fator de segurança da solda é ns=1,15.
	
	
	O fator de segurança da solda é ns=5,76.
	Data Resp.: 22/03/2023 10:00:36
		Explicação:
Gabarito: O fator de segurança da solda é ns=2,88.
Justificativa: A garganta da solda de topo no caso do problema é a própria espessura das chapas e o comprimento é a largura das chapas. Assim, h=0,02m e l==0,1m. Assim, a tensão no cordão de solda é
O limite de resistência desse eletrodo é 480MPa. Para uma solda de topo a tensão admissível sob tração será
Então o fator de segurança é
	
	 
	
	
	8.
	
	 115���.�� 
 �=0,30 
 �=5��� 
 ��=85���� 
 1/4"−28 
	 Consideremos uma junta parafusada com parafuso 1/4"−28 UNF de grau 5 (Sp=85kpsi) submetida a uma carga de tração P=5kip e rigidez da junta C=0,30. Considerando que a pré-carga aplicada é a recomendada para junta desmontável, e as afirmativas a seguir, assinale a afirmativa correta: I - O torque necessário para garantir a pré-carga é de 115lbf.in. II - A tensão em um parafuso é maior que a resistência de prova. III - São necessários, no mínimo 2 parafusos para que o parafuso resista aos esforços. 
	
	
	
	Apenas a alternativa II está correta.
	
	
	As alternativas II e III estão corretas.
	
	
	Apenas I está correta.
	Errado
	
	As alternativas I e III estão corretas.
	Errado
	
	As afirmativas I e II estão corretas.
	Data Resp.: 22/03/2023 10:01:52
		Explicação:
Gabarito: As alternativas I e III estão corretas.
Justificativa: Para o parafuso do problemaAlém disso, a pré-carga recomendada para junta desmontável é
Tesão no parafuso=σb=0,3.5000+23000,0364≅104,4kpsi
Maior que a resistência de prova portanto.
A tensão devido à pré-carga em cada parafuso será σb=23000,0364=63,2kpsi
O limite de tensão é a resistência de carga.
Logo para N parafusos
Logo N>1,9, logo, são necessários ao menos 2 parafusos.
	
	03539TÓPICOS ESPECIAIS EM ELEMENTOS DE MÁQUINAS
	 
	
	
	9.
	
		 Conforme os dados da estrutura representada a seguir, marque a opção correta para o valor do deslocamento no nó 2 e das forças de reação nos nós 1 e 3. 
	
	
	
	u2=2,4 mm; R1=-16625 N e R2= -13300 N
	Errado
	
	u2=1,33 mm; R1=16625 N e R2= 13300 N
	Errado
	
	u2=1,33 mm; R1=-16625 N e R2= -13300 N
	
	
	u2=2,4 mm; R1=16625 N e R2= 13300 N
	
	
	u2=1,33 mm; R1=0 N e R2= -13300 N
	Data Resp.: 22/03/2023 10:03:50
		Explicação:
Para a solução do problema, utilizaremos o sistema matricial a seguir:
Assim:
Calculando as constantes de mola por meio da fórmula k=A ∗ Et, chegaremos aos seguintes resultados:
Pelas condições de contorno dos nós 1 e 2 (engaste), podemos considerar u1=0 e u3=0 .
Substituindo os valores conhecidos na equação matricial chegaremos ao seguinte sistema:
Conforme a segunda linha da equação matricial, calcularemos o deslocamento no nó 2 (u2):
Logo:
Conhecido o valor de u2 , poderemos encontrar os valores das reações nos nós 1 e 3:
Da mesma forma do cálculo realizado para encontra R1 , utilizaremos a terceira linha da equação matricial para calcular a reação no nó 3:
Assim a resposta para o problema é:
	
	 
	
	
	10.
	
	 �1=18000 �/�� 
 �2=0,2�� 
	 Considerando um sistema de mola de um elemento, conforme a figura a seguir, calcule as forças internas (f1,1 e f2,1), para o caso de não haver deslocamentos no nó 1, u2=0,2mm  e a constante k1=18000 N/mm. 
	
	Certo
	
	f1,1=−3600 N; f2,1=3600 N
	
	
	f1,1=−3600 N; f2,1=0 N
	
	
	f1,1=−90000 N; f2,1=90000 N
	
	
	f1,1=0 N; f2,1=3600 N
	
	
	f1,1=−90 N; f2,1=90 N
	Data Resp.: 22/03/2023 10:04:02
		Explicação:
Para encontrar as forças internas solicitadas no problema, iremos utilizar a equação matricial a seguir:
Substituindo as incógnitas pelos valores fornecidos no problema: