Exercícios Engenharia Mecânica

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Engenharia Mecânica
Ciência dos Materiais II
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
1. Ao tomarmos banho de sol usando a aliança de ouro, percebemos que, com o tempo de exposição, tem-se a sensação de aquecimento no dedo. Determine por que isso ocorre:
Ligação metálica do anel de ouro.
Passagem de calor do dedo para o anel.
Passagem de elétrons do dedo para o anel.
Temperatura elevada do dedo.
Passagem de calor do ouro para o dedo.
 
2. Em relação aos materiais ferrosos, marque V (verdadeiro) ou F (falso):
( F ) Aço médio carbono contém um teor de 0,7% a 2% de carbono.
( F ) Aço de média liga contém teores de elementos de liga entre 3% e 5%.
( V ) Os aços carbono podem ser classificados em: baixo, médio e alto carbono.
 
3. Em relação às classificações dos metais, marque V (verdadeiro) ou F (falso):
( V ) Os materiais ferrosos têm como característica a presença de ferro em sua composição.
( F ) Ferros fundidos apresentam teores de carbono que variam de 0,5% a 2%.
( F ) Aços e ferros fundidos são exemplos de materiais não ferrosos. 
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
4. Conforme as características dos polímeros, determine a alternativa certa:
A.	Materiais de baixa densidade, de fácil processamento, formada por meros.
B.	Materiais de alta densidade, de fácil processamento, formada por meros.
C.	Materiais de baixa densidade, não sendo possível o processamento por extrusão devido a sua baixa resistência a temperatura.
D.	Materiais de baixa densidade, constituídos por cadeias chamadas de monômeros.
E.	Materiais de baixa densidade, facilmente processáveis e são classificados em duas grandes classificações: termoplásticos e fundíveis.
5. Em relação aos materiais compósitos, pode-se afirmar:
A.	Um material compósito é considerado um material multifásico que é projetado para combinar as propriedades das fases que o constituem.
B.	As propriedades mecânicas dos compósitos dependem muito das propriedades das matrizes.
C.	Não são influenciadas pelos comprimentos das fibras que o compõem.
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
6.	Em relação aos materiais compósitos, pode-se afirmar:
I.	As fibras favorecem para o aumento da resistência e um enrijecimento do material.
II.	Os materiais constituintes são quimicamente iguais com interfaces definidas.
III.	Apenas matrizes cerâmicas e poliméricas podem ser utilizadas para a produção do material compósito.
Apenas:
A.	I e III
B.	I
C.	I, II e III
D.	I e II
7.	Em relação as matrizes plásticas, pode-se afirmar:
I.	Classificadas em termorrígidas e termoplásticas.
II.	A principal desvantagem do uso de uma matriz polimérica é a baixa densidade.
III.	Apresenta resistência a temperaturas elevadas
Apenas:
A.	I e III
B.	I e II
C.	I, II e III
D.	I
O aço pode ser classificado por vários métodos diferentes, mas o padrão mais comum é o SAE/AISI.
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
8.	Responda às afirmativas a seguir, que se referem ao processamento, comportamento e empregos dos materiais cerâmicos, com falso (F) ou verdadeiro (V).
( ) Materiais cerâmicos são materiais inorgânicos e apresentam ligações iônicas.
( ) As propriedades isolantes, elevada a resistência ao calor e à corrosão os tornam apropriados para isolamento fornos.
A.	VV
B.	VF
C.	FV
D.	FF
9.	Comparados com outros materiais cerâmicos, os compósitos de matriz cerâmica têm melhor/maior: 
A.	Tenacidade à fratura.
B.	Resistência à oxidação.
C.	Estabilidade em temperaturas elevadas.
10.	Cite a diferença básica no mecanismo de aumento da resistência entre os compósitos reforçados com partículas grandes e os reforçados por dispersão.
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
11.	Deseja-se produzir um compósito em epóxi reforçado com fibras contínuas e alinhadas contendo um máximo de 𝟓𝟎% de volume de fibras.
Além disso, é necessário um módulo de elasticidade longitudinal mínimo de 𝟓𝟎 Gpa, assim como um limite de resistência à tração mínima de 𝟏𝟑𝟎𝟎 M𝒑a.
Dentre as seguintes fibras, vidro, carbono e aramida, quais são possíveis candidatos e por quê?
O epóxi tem um módulo de elasticidade de 𝟑,𝟏 GPa e um limite de resistência à tração de 𝟕𝟓 MPa.
Informações: Ev = 72,5 Gpa		σv = 3450 Mpa
		 Ec = 230 Gpa		σv = 4000 Mpa
	 Ea = 131 Gpa		σv = 3850 Mpa
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CORREÇÃO EXERCÍCIOS
COMPÓSITO: 𝟓𝟎% de volume de fibras		E min = 𝟓𝟎 Gpa	 σ 𝟏𝟑𝟎𝟎 M𝒑a
VIDRO
Ec = (3,1 . 0, 50) + (72,5 . 0,50)	Ec = 37,8 Gpa 50 Gpa – APROVADO!
Ec = (75 . 0, 50) + (4000 . 0,50) 	σ = 2.037,50 Mpa > 1300 Mpa – APROVADO!
ARAMIDA
Ec = (3,1 . 0, 50) + (131 . 0,50) 	Ec = 67,05 Gpa > 50 Gpa – APROVADO!
Ec = (75 . 0, 50) + (3850 . 0,50) 	σ = 1.962,50 Mpa > 1300 Mpa – APROVADO! 
 
 
 
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NOMENCLATURA DOS AÇOS
CLASSIFICAÇÕES NORMATIVAS
SAE – Society of Automotive Engineers – EUA
AISI – American Iron and Steel Institute – EUA
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas
O aço pode ser classificado por vários métodos diferentes, mas o padrão mais comum é o SAE/AISI.
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NOMENCLATURA DOS AÇOS
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NOMENCLATURA DOS AÇOS
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NOMENCLATURA DOS AÇOS
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PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
São características mensuráveis que revelam como cada material reage a determinadas solicitações.
Podem ser dividas em 2 tipos:
Físicas
Químicas
Permite escolher o material correto para cada aplicação!
Conhecer as propriedades permiti prever o comportamento durante a sua utilização
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PROPRIEDADES FÍSICAS
Estão relacionadas ao comportamento do material desde a fabricação até a sua utilização.
Mecânicas
Térmicas
Elétricas.
Mecânicas: como o material suporta cargas e deformações.
Térmicas: como ele conduz calor ou se expande/comprime com a temperatura.
Elétricas e magnéticas: como responde a corrente.
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PROPRIEDADES MECÂNICAS
Resistência Mecânica
Tensão
Elasticidade
Plasticidade
Ductilidade
Tenacidade
Maleabilidade
Dureza
Fragilidade.
Principais propriedades mecânicas dos materiais são enumeradas.
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RESISTÊNCIA MECÂNICA
É a capacidade desse material resistir a esforços sem que ocorra uma deformação permanente, ou ainda sem que ocorra a ruptura.
Esses esforços podem ser classificados em cinco tipos:
Tração
Compressão
Flexão
Torção
Cisalhamento
Podem agir de forma simples ou composta.
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TIPOS DE ESFORÇOS MECÂNICOS
Tração
Compressão
Flexão
Torção
Cisalhamento
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TIPOS DE ESFORÇOS MECÂNICOS
EX: Aço Ducteis
 Cerâmicos frágeis
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TENSÃO E DEFORMÃÇÃO
Definição de Tensão nominal:
 
Definição de deformação nominal:
Tensão nominal por que a área diminui, mas durante o cálculo considera que ela permanece constante.
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DEFORMAÇÃO ELÁSTICA
Deformação não permanente
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DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
Ducteis: Transição escoamento / plastificação - Limite de resistência
Limite de projeto de engenharia: Tensão de escoamento
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DUCTILIDADE
Capacidade de um material sofrer deformação plástica antes de se romper.
Alguns matérias tem se a dificuldade de encontrar o limite entre escoamento e plastifico, traça-se uma reta com 0,2% de deformação
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MATERIAIS DÚCTEIS X FRÁGEIS
Diferença em deformação e resistência
Frageis: Tensão de escoamento irrelevante
Não há ponto de transição definido entre o dúctil e frágil, deformação na fratura menor que 5% (frágil).
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MATERIAIS DÚCTEIS - CURIOSIDADE
Navios na 2ª Guerra Mundial foram construídos com um aço que experimentava uma transição de dúctil para frágil. 
Falta de conhecimento das estruturas microscópicas.
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TENACIDADE
Capacidade de absorver energia antes de fraturar.
Impactos.
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ELASTICIDADE
Capacidade que o material deve ter de se deformar quando submetido a um esforço e de voltar à forma original quando o esforço termina.
PLASTICIDADE
Capacidade que o material deve ter de se deformar quando submetido a um esforço, e de manter essa forma quando o esforço desaparece.
FRAGILIDADE
Apresenta baixa resistência aos choques.
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DUREZA
Resistência a penetração ou a deformação permanente na sua superfície devido ação de cargas externas.Materiais duros são mais difíceis de deformar, enquanto os macios são mais fáceis.
MALEABILIDAE
Capacidade de um material ser deformado, sem quebrar ou se romper, quando submetido à aplicação de uma força externa.
Maleabilidade é diferente de ductilidade.
Ductilidade é no sentido longitudinal e maleabilidade é em diferentes formas.
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PROPRIEDADES TÉRMICAS
Determinam o comportamento dos materiais quando são submetidos a variações de temperatura.
Ponto de fusão
Dilatação térmica
Condutividade térmica
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PONTO DE FUSÃO
Refere à temperatura em que o material passa do estado sólido para o estado líquido.
Aço carbono sua resistência começa a perder resistência com 300 C e cai pela metade ao alcançar a temperatura 500 C.
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DILATAÇÃO TÉRMICA
Alteração no tamanho de um corpo causada por uma mudança na temperatura. 
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
A condutividade térmica é a capacidade de um material conduzir calor.
Medida em watts por metro kelvin (W/m . K).
Materiais como os metais conduzem calor muito rápido, enquanto materiais como a madeira e a lã funcionam como isolantes. 
Exemplo tubos da vale.
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PROPRIEDADES ELÉTRICAS
Definem como ele reage ao receber um campo elétrico ou a passagem de uma corrente elétrica.
Condutividade é a facilidade com que a eletricidade passa pelo material.
Resistividade é o quanto o material se opõe ao fluxo da corrente elétrica.
Condutores: Deixam a eletricidade fluir sem esforço, como o cobre e o alumínio.
Isolantes: Bloqueiam a corrente elétrica, como a borracha e o vidro.
Semicondutores: Conduzem eletricidade apenas sob certas condições, como o silício.
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PROPRIEDADES QUÍMICAS
Determinam como eles reagem e se transformam quando expostos a substâncias ou ambientes externos, como gases, umidade, ácidos ou calor.
Corrosão e Oxidação: Capacidade de um material resistir ao desgaste provocado por reações eletroquímicas ou químicas com o oxigênio e o meio ambiente.
Reatividade: Tendência de um material de interagir ou se combinar quimicamente com outras substâncias. 
Inflamabilidade: Facilidade com que o material entra em combustão e queima na presença de calor e oxigênio.
Toxicidade: Liberação potencial de elementos nocivos ao meio ambiente ou à saúde durante o uso ou degradação do material.
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