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QUIMÍCA DOS MATERIAS AULA 6 1) O aço é uma liga de ferro e carbono em proporções definidas, originando diversas possibilidades de materiais com propriedades mecânicas mais adequadas a construção de estruturas que o ferro puro. Com relação ao ferro, ferro fundido e aço, podemos afirmar, com EXCEÇÂO de: Para retirar as impurezas, o minério de ferro é lavado, partido em pedaços menores e, em seguida, levados para a usina siderúrgica. O Fe é um metal que se caracteriza por apresentar várias fases alotrópicas. O aço e o ferro fundido apresentam a mesma composição química, variando apenas as fases alotrópicas. O ferro sem elementos de liga sofre oxidação. O ferro é encontrado na natureza geralmente sob a forma de óxidos nos minérios de ferro dos quais é extraído. 2)Os aços comuns e os ferros fundidos são ligas basicamente de ferro e carbono, com os teores de carbono respectivamente na faixa de: (baseado no diagrama Fe-C) 0 a 0,8% e 2,0 a 4,3% 0 a 0,5% e 2,0 a 4,3% 0 a 2,5% e 4,3 a 6,7% 0 a 2,0% e 2,0 a 6,7% 2,0 a 4,3% e 0 a 1,7% 3)Qual das seguintes microestruturas presentes em uma liga de aço não é composta pelas fases ferrita e cementita? Bainita Perlita fina Perlita grosseira Martensita Cementita globulizada 4)Uma liga é um material metálico feito de múltiplos elementos. A este respeito, o latão é uma liga de: Cobre e Estanho. Cobre e Ferro. Cobre e Magnésio. Cobre e Zinco. Cobre e Alumínio. 5) Assinale a alternativa que corresponde à nomenclatura do material conforme norma ABNT, para um aço 1045 Ferro com carbono tendo no máximo 45% de ferro. Aço ao carbono com 4,5% de carbono. Ferro fundido com 45% de carbono. Aço ao carbono com 0,45% de carbono. Aço ao caborno com 45% de carbono. 6)"Este tipo de material é utilizado em larga escala pela indústria de máquinas e equipamentos, indústria automobilística, ferroviária, naval e outras. É caracterizado pela presença de veios de grafita em sua microestrutura. Da mesma forma, a grafite, entrecortando a matriz metálica, absorve vibrações, facilita a usinagem e confere ao ferro fundido uma melhor estabilidade dimensional." Considere o texto descrito e assinale opção correta que descreve o material citado: Ferro Fundido Maleável Ferro Fundido Cinzento Ferro Fundido Grafitado Ferro Fundido Nodular Ferro Fundido Branco 7)Em relação à composição química, qual a principal diferença entre os aços e os ferros fundidos? Os aços necessitam de outros elementos de liga, enquanto os ferros fundidos são formados apenas por ferro e carbono; Os ferros fundidos são formados apenas pelo elemento ferro, enquanto os aços apresentam certa quantidade de carbono; Os aços e os ferros fundidos apresentam a mesma quantidade de carbono, porém os aços apresentam outros elementos de liga em menores proporções. Os aços apresentam maiores quantidades de carbono que os ferros fundidos; Os ferros fundidos apresentam maior quantidade de carbono que os aços; 8)O enxofre é uma das impurezas mais prejudiciais as ligas de aço e ferro fundido, que se presente na composição de 2% à 3% torna o material: não deixa o aço quebradiço todas as opções estão corretas aumenta a resistência menos resistência a forjabilidade não pode ser absorvido da composição AULA 7 1) O Tratamento Isotérmico tipo Austêmpera consiste no aquecimento dos aços a temperaturas acima da zona crítica seguido de esfriamento rápido de modo a evitar a transformação da austenita. Atingida essa condição, mantêm-se a temperatura constante até a formação da bainita. No entanto, esse tratamento não é indicada para aplicação em peças de aço carbono e ligas com determinadas espessuras. Assinale a alternativa correta: Aço carbono com espessura superiores a 5mm e ligas acima de 25mm Somente em aço carbono com espessura inferiores a 5mm Aço carbono com espessura até a 5mm e ligas admite-se até 25mm Somente em ligas com espessura acima de 25mm Aço carbono com espessura superiores a 5mm e ligas admite-se até 25mm 2) Um engenheiro trabalha em uma produção de objetos metálicos e constantemente precisa especificar aços adequados a aplicações específicas. No caso em questão, houve a necessidade de a especificação de um aço para fabricação de um tanque a ser utilizado em armazenagem de produto químico. Entre os aços a seguir citados, aponte o que MELHOR se encaixa nesta função. Aço martensítico. Aço austenítico. Aço carbono simples. Aço ferrítico. Aços Ph. 3) Nos tratamentos térmicos em aços-carbonos comuns, a(o): perlita se transforma em martensita quando resfriada rapidamente dureza após têmpera diminui com o aumento do teor de carbono do aço tratado recozimento pleno diminui o tamanho de grão quando comparado com a normalização. objetivo da martêmpera é diminuir o risco de empeno e trincamento revenido sempre gera aumento de dureza 4) Assinale a alternativa INcorreta quanto a estrutura cristalina do metal Todas possuem elementos químicos iguais É influenciada pelo tempo de aquecimento Também chamada de microestrutura É influenciada pela taxa de resfriamento É influenciada pela temperatura que é aquecido 5) Atualmente, consideram-se aços aço, consideramos todas as ligas Fe-C com teores de C inferiores a 2,11%. As propriedades destas ligas podem ser modificadas através da adição de elementos de liga, que podem aumentar a resistência mecânica dos aços, a resistência à corrosão, a estabilidade microestrutural a altas temperaturas, entre outras características. Entre os elementos abaixo e suas atuações como elementos de liga, assinale a opção INCORRETA. A presença de elementos de liga muda a posição das linhas dos diagramas de fase Fe-Fe3C. O Mn e Si são considerados ¿calmantes¿ dos aços. Alguns elementos de liga atuam como estabilizadores da austenita e ferrita. O S e P são elementos que fragilizam o aço. A Ag, embora seja um elemento nobre e portanto caro, é comumente utilizada para aumentar a resistência do aço. 6) O objetivo fundamental da têmpera é obter uma estrutura martensítica, que consiste no aquecimento acima da zona crítica e no resfriamento rápido. Seu objetivo em geral é: Aumentar resiliência, alongamento e estricção. Aumentar dureza, resistência a tração, compressão e limite de escoamento Aumentar elasticidade, ductibilidade e densidade Reduzir dureza, resistência a tração e compressão. Reduzir limite de escoamento. 7) O aquecimento da peça de aço acima da zona crítica e seu rápido resfriamento é denominado de têmpera. A estrutura que se obtém é acicular, ou seja, assemelhando-se a agulhas. O Material obtido possui alta resistência mecânica, necessitando em algumas situações de tratamento térmico para alívio das tensões microestruturais. Com relação têmpera, só PODEMOS afirmar que geralmente a mesma atua: Aumentando a dureza do aço. Aumentando a ductilidade Diminuindo à resistência a tração. Diminuindo a dureza. Diminuindo as tensões internas quando o material é resfriado a altíssimas taxas. 8) Um engenheiro precisa especificar dois aços entre aqueles que possui de tal forma a ter um aço de menor dureza e outro de maior dureza possíveis. Sabendo-se que a dureza é uma função doteor de Carbono, escolha a opção CORRETA, considerando-se respectivamente os aços de menor e maior dureza. Aço SAE1080 e aço SAE1070 Aço SAE1080 e aço SAE1006 Aço SAE1070 e aço SAE1080 Aço SAE1006 e aço SAE1008 Aço SAE1006 e aço SAE1080 AULA 8 1) Durante a fabricação do aço, é possível tanto o controle do teor de carbono, originando aços de baixo, médio e alto teores de carbono, como também o acréscimo de elementos de liga, como o Mn, Cr, As entre outros, que conferem propriedades especiais aos aços, porém encarecendo-os. Considerando um aço de médio carbono, identifique entre os itens seguintes aquele que NÃO está associado a este tipo de aço. Possuem como constituinte predominante em sua microestrutura a martensita. Apresentam a melhor combinação entre tenacidade, ductilidade, resistência mecânica e dureza. Constituem a classe de aços mais utilizada, oferecendo aplicações na fabricação de rodas e equipamentos ferroviários. Apresentam boa temperabilidade em água. Possuem teor de carbono entre 0,35% e 0,60%. 2) A corrosão pode ser classificada de acordo com a origem como um fenômeno eletroquímico, químico ou mesmo microbiológico. Com relação a esta classificação, identifique a opção CORRETA. Na corrosão química, o meio não é iônico e a corrosão se dá em material metálico/não metálico a temperaturas elevadas por gases ou vapores. Na corrosão microbiológica, a presença de microorganismos inibe o processo de corrosão já em andamento. Na corrosão eletrolítica, os eletrólitos são responsáveis pela degradação do material, não havendo a presença de corrente elétrica. Na reação eletrolítica, a corrente elétrica se desenvolve através do meio gasoso que envolve o material em questão. Na corrosão química, os microorganismos presentes na água e no ar promovem as diversas reações químicas baseado nas quais este tipo de corrosão é classificado. 3) O processo de corrosão de um material é a deterioração de um material ou das suas propriedades, devido à reação com o meio envolvente. Para ocorrer a corrosão, são necessários alguns fatores combinados de reações do material quando da exposição ao meio. Considerando o texto apresentado, assinale a opção correta que descreva a área onde ocorrerá as reações de oxidação do metal: Área Anódica Área do Circuito Metálico Área Catódica Área de Corrosão Área do Eletrólito 4) Fenômeno segundo o qual os metais tendem, sob a ação de agentes atmosféricos ou de reativos químicos, a voltar ao seu estado de primitivo, sofrendo, assim, uma deterioração de suas propriedades. A definição acima, corresponde a qual alternativa abaixo? Fratura corrosão Fadiga Densidade Fluência 5) Com relação aos custos indiretos decorrentes da corrosão podemos citar: Inspeção, manutenção e reparos. Reposição de partes corroídas, perda de produtividade. Atrasos, litígios, multas, indenizações, desgaste da imagem, danos ambientais, custos compensatórios. Uso de materiais para prevenir a corrosão. Mão de obra e equipamentos 6) A corrosão sob tensão é um fenômeno de corrosão localizada nos materiais por efeito do ambiente e da tensão mecânica de tração. A este respeito assinale a opção incorreta. As tensões que induzem à corrosão sob tensão podem ser causadas tanto pelas tensões aplicadas externamente como pelas tensões residuais. A corrosão se manifesta como trincas que reduzem a resistência mecânica do material. No caso dos materiais metálicos ocorrem trincas finas e profundas de corrosão, mesmo que o material seja bastante resistente à corrosão uniforme, como os aços inoxidáveis. A corrosão sob tensão só pode ocorrer com tensões bem superiores ao limite de escoamento do material metálico. Nos metais, através da análise estrutural, foram identificadas ramificações das trincas até mesmo nos contornos dos grãos. 7) Em relação as seguintes afirmações feitas sobre os materiais metálicos: I) Os aços inoxidáveis são ligas que apresentam grande resistência a corrosão em uma grande variedade de ambientes; II) As propriedades anti-corrosivas dos aços inox são melhoradas com a adição de elementos de liga, o que também eleva o custo do material; III) As ligas leves além de apresentar elevada resistência a corrosão em diversos ambientes agressivos, também apresentam boa resistência mecânica específica, IV) Os aços ferramentas são ¿ligas de alto carbono¿ com outros elementos de liga, apresentando elevada resistência mecânica e elevada ductilidade. Todas estão corretas. Apenas II, III e IV estão corretas. Apenas I, II e IV estão corretas. Apenas I, II e III estão corretas. Apenas I, III e IV estão corretas 8) De forma geral, o processo de fratura,normalmente, tem um contexto amplo quanto à sua ocorrência e pode gerar grandes acidentes. O mesmo envolve duas etapas principiais que são a formação de trinca e propagação. Ao tratar-se de uma material Frágil, podemos considerar que o fator Trinca apresentará a característica de: Ocorrer a deformação substancialmente antes de fraturar Aplicar-se somente ao material dúctil Não ocorre o processo de trinca Desenvolver-se lentamente à medida que a trinca propaga Ser instável por se propagar mesmo sem aumento da tensão aplicada AULA 9 1) Sobre a aplicabilidade do alumínio no mercado podemos afirmar que: O baixo custo para sua reciclagem reduz o tempo de vida útil e a estabilidade do seu valor. A reduzida quantidade de energia necessária para sua obtenção aumenta de sobremaneira, seu campo de aplicação. Sua leveza, condutividade elétrica e resistência a corrosão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações. O baixo custo para sua reciclagem aumenta o seu tempo de vida útil, mas reduz a estabilidade do seu valor. A elevada quantidade de energia necessária para a sua obtenção aumenta seu campo de aplicação. 2) O principal objetivo do tratamento térmico de Revenido nos Aços é: evitar as trincas de têmpera aumentar a resistência tração promover a esferadização da cementita aumentar a tenacidade a fratura do aço temperado diminuir a dureza dos aços após a têmpera 3) "Devido à elevada afinidade para o oxigênio, não é costume encontrá-lo como substância elementar, mas, sim, em formas combinadas tal como o óxido." Esta afirmação diz respeito a qual material abaixo? brita Alumínio granito mármore calcário 4) O recozimento pleno tem como objetivo principal: aumentar a resistência à tração aumentar a dureza e diminuir a tenacidade aumentar a resistência a abrasão diminuindo a dureza diminuir a dureza, aumentando a usinabilidade diminuir a usinabilidade 5) Considerando-se o processo de austenitização dos Aços ao Carbono, associe: I- Martensita ( ) Resfriamento lento ; II- Bainita ( ) Resfriamento rápido ; III- Perlita ( ) Resfriamento moderado ( ) Resfriamento ao ar ( ) Resfriamento em água III, II, II, III, I II, I, II, III, I III, I, II, II, III, I, III, II, I III, II, III, III, II 6) A maior parte do alumínio produzido atualmente é extraído da bauxita. Nas regiões tropicais e subtropicais, onde o desgaste das rochas é mais intenso, existe a maior parte dos grandes depósitos de bauxita, sobretudo perto da superfície. Atualmente os maiores produtores mundiais de alumínio são: Estados Unidos e Brasil Brasil e Argentina Canadá e Brasil Estados Unidos e Inglaterra Estados Unidos e o Canadá 7) Quanto as ligas de alumínio, qual a alternativa abaixo está INCORRETA: Excelente condutibilidade Térmica e Elétrica Excelente maquinabilidade Grande resistência à Corrosão Resistência Mecânica variando de 9 a 70kgf/mm2 São sempre menos resistentes que o aço, não favorecendo ao projetista na análise da relação Peso-Resistência. 8) Quanto as ligas de alumínio, qual a alternativa abaixo está INCORRETA: Excelente condutibilidade Térmica e Elétrica Excelente maquinabilidade Grande resistência à Corrosão Resistência Mecânica variando de 9 a 70kgf/mm2 São sempre menos resistentes que o aço, não favorecendo ao projetista na análise da relação Peso-Resistência. AULA 10 1) Na soldagem de alumínio, o uso de preaquecimento e de um maior aporte térmico é comum na soldagem de juntas de maior espessura para garantir a formação da poça de fusão e evitar problemas de falta de fusão. Os processos mais usados são MIG e TIG. Em ambos os processos, a seleção do consumível é baseada na composição química e em aspectos mecânicos e metalúrgicos. Entre as características destes processos, NÃO podemos citar: A soldagem TIG é usada principalmente para juntas de menor espessura. Na soldagem TIG, maiores teores de Hélio permitem uma melhor fusão do metal de base. O preaquecimento na soldagem do alumínio deve ser superior a 205ºC. Na soldagem TIG, os gases de proteção usuais são argônio, Hélio ou misturas de ambos. O processo MIG/MAG é mais usado para juntas de maior espessura, apresentando velocidade de soldagem muito superior ao processo TIG. 2) Na soldagem de alumínio, o uso de preaquecimento e de um maior aporte térmico é comum na soldagem de juntas de maior espessura para garantir a formação da poça de fusão e evitar problemas de falta de fusão. Os processos mais usados são MIG e TIG. Em ambos os processos, a seleção do consumível é baseada na composição química e em aspectos mecânicos e metalúrgicos. Entre as características destes processos, NÃO podemos citar: A soldagem TIG é usada principalmente para juntas de menor espessura. Na soldagem TIG, maiores teores de Hélio permitem uma melhor fusão do metal de base. O preaquecimento na soldagem do alumínio deve ser superior a 205ºC. Na soldagem TIG, os gases de proteção usuais são argônio, Hélio ou misturas de ambos. O processo MIG/MAG é mais usado para juntas de maior espessura, apresentando velocidade de soldagem muito superior ao processo TIG. 3) No estudo dos polímeros, um conceito importante se refere a capacidade dos mesmos em sofrer deformação quando submetidos à queima. Com relação ao conceito mencionado, PODEMOS afirmar que: Os polímeros termoplásticos tornam-se macios e deformáveis quando aquecidos Nos termofixos, as cadeias são geralmente ligadas apenas por pontes de hidrogênio. Os termofixos são de difícil reciclagem. Os polímeros termofixos, possuem resistência mecânica inalterada quando aquecidos Os polímeros termoplásticos, possuem resistência mecânica aumentada quando aquecidos. 4) Os Polímeros possuem características: Facilidade de conformação a frio. Possui baixo teor de carbono e silício. Alta resistência ao impacto. Boa resistência a corrosão, baixa massa específica, boas características de isolamento térmico e elétrico. Alta resistência ao desgaste, baixo custo de produção. 5) A principal diferença na realização dos tratamentos térmicos de Recozimento e Normalização é: O tempo de permanência na temperatura de Austenitização O tempo de resfriamento e o Tamanho de grão O meio de aquecimento O tempo de resfriamento Tamanho de grão 6) A falha por fadiga é característica de componentes submetidos a esforços variáveis no tempo e resulta em ocorrências de falhas mesmo quando são utilizadas tensões abaixo do limite de resistência do material. Com relação a fratura por fadiga, NÃO podemos afirmar: É responsável por cerca de 90% de todas as falhas de metais A falha por fadiga ocorre através da vagarosa e acentuada deformação plástica do material, até que o mesmo se rompa. A falha por fadiga é do tipo frágil, com pouca deformação plástica. A falha por fadiga afeta polímeros e cerâmicas. Ocorre subitamente e sem aviso prévio. 7) Deseja-se produzir uma peça metálica em que necessite de uma elevada resistência ao desgaste, elevada resistência mecânica, não necessite ser dúctil e seja de baixo custo. Dos materiais apresentados abaixo, qual das opções seria a mais indicada? Aço refratário Aço ferramenta Liga de titânio Ferro fundido Aço alto carbono 8) O engenheiro muitas vezes é chamado a participar de perícias nas quais deverá manifestar suas opiniões embasando-as tecnicamente. Com relação ao fenômeno da corrosão, uma vez identificada a ocorrência deste fenômeno, devem-se geralmente estudar e investigar as seguintes características, com EXCEÇÃO de: O seu tipo de corrosão. A morfologia da área ou volume corroído. Levantamento de hipóteses das prováveis causas O procedimento técnico do operador do componente corroído. A extensão da área ou volume do material que sofreu corrosão. CÁLCULO NUMÉRICO AULA 6 1) Considere o conjunto de pontos apresentados na figura abaixo que representa o esforço ao longo de uma estrutura de concreto. A interpolação de uma função que melhor se adapta aos dados apresentados acima é do tipo Y = ax 2 + bx + c Y = b + x. ln(a) Y = b + x. log(a) Y = a bx+c Y = ax + b 2) Calcular pela regra do Trapézio usando 5 pontos e sabendo-se que: 4,785 2,395 5,125 3,985 7,970 3) Dados os pontos ( (x0,f(x0)), (x1,f(x1)),..., (x20,f(x20)) ) extraídos de uma situação real de engenharia. Suponha que se deseje encontrar o polinômio P(x) interpolador desses pontos. A respeito deste polinômio são feitas as seguintes afirmativas: I - Pode ser de grau 21 II - Existe apenas um polinômio P(x) III - A técnica de Lagrange permite determinar P(x). Desta forma, é verdade que: Apenas I e II são verdadeiras Todas as afirmativas estão corretas Todas as afirmativas estão erradas Apenas I e III são verdadeiras Apenas II e III são verdadeiras. 4) Considere o conjunto de instruções: If A > B then C = A x B Else C = A/B Se os valores de A e B são, respectivamente, 10 e 2, determine o valor de C após esse conjunto de instruções ser executado.0 Qualquer valor entre 2 e 10 5 Indefinido 20 5) Experimentos laboratoriais visando a obtenção de pares ordenados (x,y) e posterior interpolação de funções é uma das aplicações do Cálculo Numérico. Por exemplo, empiricamente foram obtidos os seguintes pontos (-3,9), (-2,4), (0,0), (3,9), (1,1) e (2,4) que devem fornecer uma função através dos métodos de interpolação de Cálculo Numérico. Das funções descritas a seguir, qual é a mais adequada? Função quadrática. Função linear. Função cúbica. Função logarítmica. Função exponencial. 6) Se u = (5,4,3) e v = (3,5,7), calcule u + 2v (6,10,14) (10,8,6) (13,13,13) (8,9,10) (11,14,17) 7) Muitas situações de engenharia necessitam do cálculo de integrais definas. Por vezes devemos utilizar métodos numéricos para esta resolução. Considere o método numérico de integração conhecido como regra dos trapézios. A aplicação deste método consiste em dividir o intervalo de integração (de a a b) em trapézios com mesma altura h = (b ¿ a)/n. Quando se aumenta n, ou seja, o número de trapézios, o valor da integral definida: Nada pode ser afirmado. Varia, diminuindo a precisão Nunca se altera Varia, aumentando a precisão Varia, podendo aumentar ou diminuir a precisão 8) Dada a função f através do tabelamento a seguir, complete a tabela, e calcule, aproximadamente, o valor de usando o método dos trapézios com 3 casas decimais. 13,857 13,017 13,000 13,900 13,500 AULA 7 1) Suponha que tenhamos um valor aproximado de 16700 para um valor exato de 16650. Marque o item que possui o erro absoluto, relativo e percentual respectivamente, Nenhum dos itens anteriores 50 , 0.003 , 0.3% 50 , 0.0003 , 0.3% 50 , 0.003 , 0.003% 500 , 0.003 , 0.3% 2) Muitas situações de engenharia necessitam do cálculo de integrais definas. Por vezes devemos utilizar métodos numéricos para esta resolução. Considere o método numérico de integração conhecido como regra dos retângulos, isto é, a divisão do intervalo [a,b] em n retângulos congruentes. Aplicando este método para resolver a integral definida cujos limites de integração são 0 e 3, n = 10, cada base h do retângulo terá que valor? Indefinido 0,3 0,5 30 3 3) O valor da integral de f(x) = 2/x3, variando no intervalo de 1 a 2, é igual a 7,5. Utilizando um método de integração numérica qualquer, foi encontrado o valor aproximado de 7,75. Determine, respectivamente, os erros absoluto e relativo desta aproximação. 0,25 e 0,03 0,03 e 0,25 0,025 e 0,03 0,25 e 0,30 0,50 e o,30 4) Considere uma função f: de R em R tal que sua expressão é igual a f(x) = a.x + 8, sendo a um número real positivo. Se o ponto (-3, 2) pertence ao gráfico deste função, o valor de a é: indeterminado 2 3 2,5 1 5) Considere o valor exato x = 3,1415926536 e o valor aproximado x¿ = 3, 14, o erro absoluto neste caso é: 3,14 3,1416 0.0015926536 0,1415926536 0,14 6) Suponha que uma pessoa esteja realizando a medição de um terreno utilizando uma fita métrica à Laser. Marque a opção que contém os erros que ela poderá cometer na execução desta atividade, na seguinte sequencia: ERRO DO OPERADOR, ERRO DO SISTEMA (PROCESSO) e ERRO ALEATÓRIO, respectivamente. mal posicionamento da trena, marcação errada por baterias fracas, marcação errada por radiação solar intensa. marcação errada por baterias fracas, mal posicionamento da trena, marcação errada por radiação solar intensa. Nenhuma das Anteriores marcação errada por tremor de terra, mal posicionamento da trena, marcação errada por baterias fracas. marcação errada por radiação solar intensa, marcação errada por baterias fracas, mal posicionamento da trena. 7) Com respeito a propagação dos erros são feitas trê afirmações: I - o erro absoluto na soma, será a soma dos erros absolutos das parcelas; II - o erro absoluto da multiplicação é sempre nulo. III - o erro absoluto na diferença é sempre nulo. É correto afirmar que: todas são falsas apenas II é verdadeira todas são verdadeiras apenas III é verdadeira apenas I é verdadeira 8) Trunque para quatro casas decimais, o valor x= 3,1415926536 3,14159 3,141 3,142 3,1415 3,1416 AULA 8 1) Aprendemos que a Matemática é a linguagem que utilizamos para expressar o conhecimento de várias ciências como a Física, a Química, a Economia e diversas outras. Associadas a Matemática estão as técnicas numéricas que nos facilitam a obtenção de soluções, inserindo os computadores na execução de rotinas de cálculo. Com relação ao cálculo numérico, podemos afirmar as seguintes sentenças, com EXCEÇÃO de: Em cálculo numérico, erro é a diferença entre dois valores gerados por métodos não analíticos de obtenção do resultado. A precisão dos cálculos numéricos é também um importante critério para a seleção de um algoritmo na resolução de um dado problema. Os métodos analíticos conduzem a soluções exatas para os problemas; os métodos numéricos produzem, em geral, apenas soluções aproximadas. Nos métodos numéricos é necessário decidir qual a precisão dos cálculos com que se pretende obter a solução numérica desejada. Um método numérico é um método não analítico, que tem como objetivo determinar um ou mais valores numéricos, que são soluções de determinado problema. 2) No método de Romberg para a determinação de uma integral definida de limites inferior e superior iguais a a e b, respectivamente, o intervalo da divisão é dado por hk = (a-b)/2 ^(k-1). . Se a = 1, b = 0 e k =2, determine o valor de h. 1/3 1/4 1/2 1/5 0 3) Em experimentos empíricos, é comum a coleta de informações relacionando a variáveis "x" e "y", tais como o tempo (variável x) e a quantidade produzida de um bem (variável y) ou o tempo (variável x) e o valor de um determinado índice inflacionário (variável y), entre outros exemplos. Neste contexto, geralmente os pesquisadores desejam interpolar uma função que passe pelos pontos obtidos e os represente algebricamente, o que pode ser feito através do Método de Lagrange. Com relação a este método, NÃO podemos afirmar: Na interpolação para obtenção de um polinômio de grau "n", precisamos de "n+1" pontos. A interpolação de polinômios de grau "n+10" só é possível quando temos "n+11" pontos. Na interpolação quadrática, que representa um caso particular do polinômio de Lagrange, precisamos de dois pontos (x,y). Na interpolação linear, que pode ser obtida através do polinômio de Lagrange, precisamos de dois pontos (x,y). As interpolações linear (obtenção de reta) e quadrática (obtenção de parábola) podem ser consideradas casos particulares da interpolação de Lagrange. 4) Existem diversos métodos para a obtenção de uma integral definida, porém um deles aplica a regra do trapézio de forma repetida e "refina" a expressão obtida através da extrapolação de Richardson. Identifique nas opções a seguir o método que MAIS SE ADÉQUA ao descrito. Regra de Simpson. Método da Bisseção.Método do Trapézio. Método de Romberg. Extrapolação de Richardson. 5) O Método de Romberg nos permite obter o resultado de integrais definidas por técnicas numéricas. Este método representa um refinamento de métodos anteriores, possuindo diversas especificidades apontadas nos a seguir, com EXCEÇÃO de: Utiliza a extrapolação de Richardson. As expressões obtidas para a iteração se relacionam ao método do trapézio. Pode se utilizar de critérios de parada para se evitar cálculos excessivos. A precisão dos resultados é superior a obtida no método dos retângulos. Permite a obtenção de diversos pontos que originam uma função passível de integração definida. 6) Para analisar um fenômeno um engenheiro fez o levantamento experimental em um laboratório. Nesta análise concluiu que que as duas variáveis envolvidas x e y se relacionam linearmente, ou seja, através de um polinômio P(x) do primeiro grau. Qual o número mínimo de pontos que teve que obter no ensaio para gerar o polinômio P9x) por interpolação polinomial? 5 4 3 1 2 7) Uma técnica importante de integração numérica é a de Romberg. Sobre este método é correto afirmar que: Só pode ser utilizado para integrais polinomiais É um método cuja precisão é dada pelos limites de integração Tem como primeiro passo a obtenção de aproximações repetidas pelo método dos retângulos Tem como primeiro passo a obtenção de aproximações repetidas pelo método do trapézio É um método de pouca precisão 8) Na determinação de raízes de equações é possível utilizar o método iterativo conhecido como de Newton- Raphson. Seja a função f(x)= x4 - 5x + 2. Tomando-se x0 como ZERO, determine o valor de x1. SUGESTÃO: x1=x0- (f(x))/(f´(x)) 1,0 1,2 0,8 0,4 0,6 AULA 9 1) Considere a situação em que você disponha de 20 pares ((x0,f(x0)), (x1,f(x1)),..., (x19,f(x19)) ) de dados distintos no plano cartesiano. Suponha que você utilize o método de Newton para a determinação do polinômio interpolador. Qual dos polinômios abaixo pode representar este polinômio? X 20 + 7X - 9 X 20 + 2X + 9 X 19 + 5X + 9 X 21 + 3X + 4 X 30 + 8X + 9 2) as funções podem ser escritas como uma série infinita de potência. O cálculo do valor de sen(x) pode ser representado por: sen(x)= x - x^3/3! +x^5/5!+⋯ Uma vez que precisaremos trabalhar com um número finito de casas decimais, esta aproximação levará a um erro conhecido como: erro absoluto erro de truncamento erro relativo erro de arredondamento erro booleano 3) Sendo f uma função de R em R, definida por f(x) = 3x - 5, calcule f(-1). 2 -7 -11 -8 3 4) Considere f (x) = x3 − 9x + 3. Considerando o teorema do valor intermediário, podemos afirmar que: Existe raiz no intervalo [-3,-2], pois f(-3) * f(-2) > 0 Existe raiz no intervalo [-3,-2], pois f(-3) * f(-2) < 0 Existe raiz no intervalo [-4,-3], pois f(-4) * f(-3) > 0 Existe raiz no intervalo [-2,-1], pois f(-2) * f(-1) > 0 Existe raiz no intervalo [-4,-3], pois f(-4) * f(-3) < 0 5) Dentre os métodos numéricos para encontrar raízes (zeros) de funções reais, indique o gráfico que corresponde aos MÉTODO DA BISSEÇÃO: 6) O Método de Euler é um dos métodos mais simples para a obtenção de pontos de uma curva que serve como solução de equações diferenciais. Neste contexto, geramos os pontos, utilizando a relação yk+1=yk+h.f(xk,yk), onde "h" representa o passo adotado. Considerando a equação diferencial y'=y com y(0)=2, gere o ponto da curva para k=1 e passo igual a 0,5. Assinale a opção CORRETA. 1 -2 -3 0 3 7) Na descrição do comportamento de sistemas físicos dinâmicos, frequentente utilizamos equações diferenciais que, como o nome nos revela, podem envolver derivadas de funções. Um método comum para resolução de equações diferenciais de primeira ordem é o Método de Euler, que gera pontos da curva aproximada que representa a resolução do sistema. Para gerarmos os pontos, utilizamos a relação yk+1=yk+h.f(xk,yk), onde "h" representa o passo adotado. Considerando a equação diferencial y'=y com y(0)=1, gere o ponto da curva para k=1 e passo igual a 1. Assinale a opção CORRETA. -2 2 -1 1 0 8) A Matemática traduz as ideias desenvolvidas em diversas ciências, como a Física, a Química e as Engenharias, em uma linguagem algébrica clara, que nos possibilita a manipulação de equações matemáticas e, desta forma, o descobrimento e entendimento dos fenômenos naturais que nos rodeiam. Neste universo de conhecimento matemático, existem as funções que seguem o padrão f(x)=ax2+bx+c, onde "a", "b" e "c" representam números reais, com "a" diferente de zero. Com relação a este tipo de função, PODEMOS AFIRMAR: A forma gráfica destas funções sempre apresentam interseções com o eixo horizontal. Estas funções possuem em suas representações gráficas pontos que são denominados vértice da parábola. Estas funções apresentam comportamento crescente ou decrescente, porém nunca ambos. O coeficiente "a" está relacionado a forma crescente ou decrescente da forma gráfica associada a função. Estas funções são adequadas a representação de fenômenos constantes ao longo do tempo. AULA 10 1) Aprendemos que a Matemática é a linguagem que utilizamos para expressar o conhecimento de várias ciências como a Física, a Química, a Economia e diversas outras. Associadas a Matemática estão as técnicas numéricas que nos facilitam a obtenção de soluções, inserindo os computadores na execução de rotinas de cálculo. Com relação ao cálculo numérico, podemos afirmar as seguintes sentenças, com EXCEÇÃO de: A precisão dos cálculos numéricos é também um importante critério para a seleção de um algoritmo na resolução de um dado problema. Em cálculo numérico, erro é a diferença entre dois valores gerados por métodos não analíticos de obtenção do resultado. Nos métodos numéricos é necessário decidir qual a precisão dos cálculos com que se pretende obter a solução numérica desejada. Os métodos analíticos conduzem a soluções exatas para os problemas; os métodos numéricos produzem, em geral, apenas soluções aproximadas. Um método numérico é um método não analítico, que tem como objetivo determinar um ou mais valores numéricos, que são soluções de determinado problema. 2) Dentre os conceitos apresentados nas alternativas a seguir, assinale aquela que NÃO pode ser enquadrada como fator de geração de erros: Execução de expressão analítica em diferentes instantes de tempo. Uso de dados de tabelas Uso de dados matemáticos inexatos, provenientes da própria natureza dos números Uso de rotinas inadequadas de cálculo Uso de dados provenientes de medição: sistemáticos (falhas de construção ou regulagem de equipamentos) ou fortuitos (variações de temperatura, pressão) 3) O método da bisseção é uma das primeiras aquisições teóricas quando estudamos Cálculo Numérico e se baseia na sucessiva divisão de intervalo no qual consideramos a existência de raízes até que as mesmas (ou a mesma) estejam determinadas. Considerando a função f(x)= x3-3x2+4x-2, o intervalo [0,5], identifique opróximo intervalo a ser adotado no processo reiterado do método citado. [0; 2,5] [3,4] [0; 1,5] [3,5] [2,5 ; 5] 4) Sendo as matrizes M = (mij)2x3, N = (nij)axb, P = (pij)cx4, Q = (qij)dxe, é possível determinar M+N, NxP e P- Q, se: b - a = c - d 2b = 2c = 2d = a + c b = a + 1, c = d= e = 4 a x b = 6, a + 1 = b = c= d= e - 1 a = b = c = d= e - 1 5) A resolução de sistemas lineares é fundamental em alguns ramos da engenharia. O cálculo numérico é uma ferramenta importante e útil nessa resolução. Sobre os sistemas lineares assinale a opção CORRETA. Para o mesmo sistema linear e para um mesmo chute inicial, o método de Gauss-Seidel tende a convergir para a resposta exata do sistema numa quantidade maior de iterações que o método de Gauss-Jacobi. O método da Eliminação de Gauss é um método iterativo para a resolução de sistemas lineares. Nos métodos diretos para a resolução de sistemas lineares utilizamos o escalonamento que consiste em transformar a matriz incompleta em uma matriz identidade Um sistema é dito linear quando pelo menos uma variável tem expoente unitário. Ao se utilizar um método iterativo para solucionar um sistema de equações lineares deve tomar cuidado pois, dependendo do sistema em questão, e da estimativa inicial escolhida, o método pode não convergir para a solução do sistema. 6) Seja a medida exata da área de uma laje igual a 24,8 m2 e o valor aproximado de 25m2. Qual o erro relativo associado? 0,992 0,8% 0,2 m2 1,008 m2 99,8% 7) Considere o Método de Romberg para cálculo da integral. Assim, o valor de R2,1 da integral de f(x) = cos(x) no intervalo entre 0 e é dado por: - 2 - 8) Em algumas modelagens físicas, nos deparamos com diversas situações em que devemos expressar condições de contorno através de equações lineares, que se organizam em um sistema. Considerando as opções a seguir, identifique aquela que NÃO se relaciona a relação destes sistemas. Método de Gauss-Jacobi. Método de Gauss-Jordan. Método de Newton-Raphson. Método de Decomposição LU. Método de Gauss-Seidel.
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