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Fase: Roteiro – 20PC
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AULA 01
A ENGENHARIA DOS MATERIAIS
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Objetivos desta aula 
Ao final desta aula, você será
capaz de:
Definir a importância do estudo 
das Ciências dos Materiais e suas 
aplicações no campo da 
Engenharia.
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Estudo dirigido
Aula 01 – A Engenharia dos materiais
Introdução
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Olá futuro engenheiro! Seja bem vindo ao 
mundo dos materiais!
Vamos agora complementar seus estudos obtidos em 
Mecânica e Resistência dos Materiais proporcionando 
a você conhecimentos de Ciência e Engenharia dos 
Materiais e sua aplicação, praticamente de forma a 
garantir a integridade de seus projetos.
Pronto para começar nossa viagem? Então, vamos lá!
Introdução
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Primeiramente, veja o filme, e as fotos apresentadas a seguir. 
Introdução
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Filme sobre Sistema de Geração de Energia Elétrica pelas Ondas do Mar
Plataforma de Petróleo
Maior navio mercante do mundo
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Primeiramente, veja o filme, e as fotos apresentadas a seguir. 
Introdução
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Filme sobre Sistema de Geração de Energia Elétrica pelas Ondas do Mar
Plataforma de Petróleo
Maior navio mercante do mundo
Desenvolvido pela COPPE-UFRJ.
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Filme
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VER O FILME
Filme sobre Sistema de Geração de Energia Elétrica pelas Ondas do Mar
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Plataformas de Petróleo
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Plataforma de Petróleo
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Maior navio mercante do mundo
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
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Carrega até 15.000 containers
Construido para alto mar, não passa no 
canal de Suez, nem no canal do Panamá
Foi construido em 5 seções flutuantes e 
depois montado
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Maior navio mercante do mundo
A cabine de comando fica a mais de 10 
andares de altura
Navega à 31 nós – milhas nauticas –
velocidade 20 vezes maior que outras 
embarcações, permitindo atravessar da 
China a Califórnia em apenas 4 dias
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
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Maior navio mercante do mundo
Onze gruas operam simultaneamente 
para carga e descarga 
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
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Maior navio mercante do mundo
• Origem: Dinamarca
• Comprimento: 396, 84 metros
• Largura: 63,1 metros
• Carga Net: 123.300 litros
• Motor a disel: 14 cilindros em linha (110.000 BHP)
• Tripulação: 13 pessoas
• Custo de construção: US$ 145.000.000,00
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
Características
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Maior navio mercante do mundo
• Origem: Dinamarca
• Comprimento: 396, 84 metros
• Largura: 63,1 metros
• Carga Net: 123.300 litros
• Motor a disel: 14 cilindros em linha (110.000 BHP)
• Tripulação: 13 pessoas
• Custo de construção: US$ 145.000.000,00
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
O Motor
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Maior navio mercante do mundo
O eixo 
virabrequim
Maersk Line – maior navio mercante do mundo
Pistão com 
diâmetro de 1 m. Cabeçote do motor
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Reflexão
O que você pensaria como 
leigo depois de assistir ao 
filme e olhar as fotos do navio 
e da plataforma?
?
Certamente você diria quem são esses homens brilhantes que 
conseguem realizar coisas tão impressionantes? É mágica?
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Reflexão
(...) E como você pensaria 
sendo um graduando de 
engenharia?
?
Certamente você pensaria, entre outras coisas importantes da 
engenharia: Como será que o calculista especificou os materiais 
desses projetos?
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Versão: 1.0
Reflexão
Antes de começarmos nossa aula mentalize o que você viu anteriormente e como 
engenheiro tente responder as perguntas presentes no tetraedro dos materiais 
apresentado a seguir.
Quais as propriedades dos materiais utilizados e quanto custa? Quais as propriedades dos materiais utilizados e quanto custa? 
Que tipos de ligas metálicas e não-metálicas irei utilizar? Que tipos de ligas metálicas e não-metálicas irei utilizar? 
O material será produzido de que forma?O material será produzido de que forma?
Que tipo de tratamento térmico será aplicado?Que tipo de tratamento térmico será aplicado?
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Reflexão
É claro, que suas dificuldades serão grandes, mas você poderá concluir,
mesmo ainda sendo um graduando em engenharia, que as chances de ter
sucesso na execução desses e outros projetos estariam muito reduzidas,
caso não fosse o conhecimento dos projetistas das relações que existem
entre os materiais, suas propriedades e principais aplicações.
Parabéns!
Você agora está pronto para entrar no mundo dos 
materiais de engenharia e suas aplicações industriais. 
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Conceituação
A utilização dos materiais é proveniente dos tempos mais remotos da sociedade, na 
Bíblia e na mitologia Grega já se tinham referênciasde trabalho em metais e cerâmicas.
A arte de trabalhar com eles sob a forma de fundidos e conformados a frio e a quente foi 
responsável direto pelo desenvolvimento de comunidades antigas. 
Materiais são substâncias com propriedades 
que as tornam úteis na construção de 
máquinas, estruturas, dispositivos e 
produtos. Em outras palavras, os materiais 
do universo que o homem utiliza para “fazer 
coisas.
Morris Cohen
Conceituado cientista de materiais do não menos 
conceituado Massachusetts Institute of 
Technology (MIT)
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Os materiais sólidos são freqüentemente classificados em três grupos principais:
Esta classificação é baseada na estrutura atômica e nas ligações químicas 
predominantes em cada grupo. 
Classificação dos materiais
Materiais
Metálicos
Materiais
Cerâmicos
Materiais
Polimérico
s ou 
Plásticos
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Classificação dos materiais
Os materiais sólidos são frequentemente classificados em três grupos principais:
Esta classificação é baseada na estrutura atômica e nas ligações químicas 
predominantes em cada grupo. 
Materiais
Metálicos
Materiais
Cerâmicos
Materiais
Polimérico
s ou 
Plásticos
Um quarto grupo, que foi incorporado nesta classificação nas últimas décadas, é o 
grupo dos materiais compósitos.
Materiais
Compósito
s
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Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Outros grupos ou tipos de materiais
Além dos quatros grupos principais mencionados anteriormente, existem alguns grupos 
emergentes de materiais, tais como:
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Outros grupos ou tipos de materiais
Além dos quatros grupos principais mencionados anteriormente, existem alguns grupos 
emergentes de materiais, tais como:
Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Os materiais semicondutores têm 
propriedades elétricas intermediárias 
entre condutores e isolantes. 
Além disto, as características elétricas 
destes materiais são extremamente 
sensíveis à presença de pequenas 
concentrações de impurezas. Os 
semicondutores tornaram possível o 
advento dos circuitos integrados, que 
revolucionaram as indústrias eletrônica 
e de computadores nas últimas duas 
décadas. 
Os semicondutores podem ser 
elementos semimetálicos puros como o 
silício e o germânio ou compostos como 
GaP, GaAs e InSb.
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Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Outros grupos ou tipos de materiais
Além dos quatros grupos principais mencionados anteriormente, existem alguns grupos 
emergentes de materiais, tais como:
Os materiais supercondutores
apresentam resistência elétrica
desprezível abaixo de uma certa
temperatura, denominada temperatura
crítica. Eles podem ser tanto materiais
metálicos como materiais cerâmicos.
Os melhores supercondutores
metálicos são geralmente compostos
intermetálicos, tais como Nb3Sn e
Nb3Ge ou soluções sólidas tais como
Nb-Ti e Nb-Zr.
Mesmo os melhores supercondutores
metálicos têm temperatura crítica
muito baixa, menor que 23 K. Os
condutores cerâmicos, descobertos
recentemente, são óxidos mistos e
apresentam temperatura crítica por
volta de 100 K, mas a quantidade de
corrente conduzida (corrente crítica) é
muito baixa.
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Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Outros grupos ou tipos de materiais
Além dos quatros grupos principais mencionados anteriormente, existem alguns grupos 
emergentes de materiais, tais como:
Os polímeros condutores se encontram
em fase de desenvolvimento.
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Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Materiais 
semicondutores
Materiais 
supercondutores
Polímeros condutores Silicones
Outros grupos ou tipos de materiais
Além dos quatros grupos principais mencionados anteriormente, existem alguns grupos 
emergentes de materiais, tais como:
Os silicones já são amplamente
utilizados na forma de óleos,
borrachas e resinas.
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Conceituação de ciência e Engenharia dos materiais
Morris Cohen
Conceituado cientista de materiais do não menos 
conceituado Massachusetts Institute of 
Technology (MIT)
“Ciência e Engenharia de Materiais (CEM) é 
a área da atividade humana associada com 
a geração e com a aplicação de 
conhecimentos que relacionem composição, 
estrutura e processamento dos materiais às 
suas propriedades e usos”. 
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Conceituação de ciência e Engenharia dos materiais
Um modelo conveniente para representar a CEM é apresentado na figura a seguir, que 
utiliza um tetraedro, no qual os quatro vértices representam:
Síntese e processamento
Estrutura e composição
Propriedades
Desempenho
Desempenho
Síntese
e
Processamento
Propriedades
Composição e estrutura
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Nesta aula, você:
[inserir imagem] Síntese da aula
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ATENÇÃO: No template, a indicação da ”síntese da aula”
veio errada. Favor corrigir.
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EXERCÍCIOS DE AUTO-CORREÇÃO
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[inserir imagem] O que vem na próxima aula
Aula 01 – A Engenharia dos materiais
ATENÇÃO: No template, a indicação do “o que vem na 
próxima aula” veio errada. Favor corrigir.
aula01_t13