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CIENCIAS DOS MATERIAIS 
 
 
 
TRABALHO NR 04 
 
12.9 (a) Liste as quatro classificações dos aços. 
 (b) Para cada uma dessas classificações, descreva sucintamente as suas propriedades e aplicações 
típicas. 
 
Baixo Carbono 
Propriedades: sem resposta a tratamentos de calor; relativamente macios e fracos; usinada 
e soldáveis. 
Aplicações típicas: carrocerias de automóveis, formas estruturais, tubulações, edifícios, pontes e latas. 
 
Os aços 
Propriedades: tratável termicamente, combinações relativamente grandes de características mecânicas. 
Aplicações típicas: rodas ferroviárias e trilhos, engrenagens, virabrequins e peças de máquinas. 
 
Alto Carbono 
Propriedades: duro, forte, e relativamente frágil. 
Aplicações típicas: cinzéis, martelos, facas, lâminas de serra tico-tico. 
 
Aços de Alta Liga (aço e ferramenta) 
Propriedades: duros e resistentes ao desgaste; resistentes à corrosão em uma grande variedade de ambientes. 
Aplicações típicas: ferramentas de corte, brocas, talheres, processamento de alimentos e instrumentos cirúrgicos. 
 
 
 
12.10 (a) Cite três razões devido às quais as ligas ferrosas são usadas tão amplamente. 
 (b) Cite três características das ligas ferrosas que limitam a sua utilização. 
 
(a) ligas ferrosas são usados extensivamente porque: 
1) Minérios de ferro existem em quantidades abundantes. 
2) A extração econômica, refino e técnicas de fabricação estão disponíveis. 
3) As ligas podem ser adaptados para ter uma ampla gama de propriedades. 
 
(b) As desvantagens de ligas ferrosas são: 
1) Eles são suscetíveis à corrosão. 
2) Têm uma densidade relativamente elevada. 
3) Eles têm relativamente baixos de condutividade elétrica. 
 
 
 
12.11 Explique sucintamente por que os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não podem ser tratados 
termicamente. 
 
Ferríticos e aços inoxidáveis austeníticos não são tratáveis termicamente uma vez "tratável termicamente" é tomado 
para significar que martensite podem ser feitas para formar com relativa facilidade sobre têmpera austenite a partir de 
uma temperatura elevada. 
 
Para os aços inoxidáveis ferríticos, austenite não se formam após aquecimento, e, portanto, a transformação 
austenita-a-martensite não é possível. 
 
Para os aços inoxidáveis austeníticos, o campo de fase austenita estende-se a temperaturas tão baixas que a 
transformação martensítica não ocorre. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12.12 Qual é a função dos elementos de liga nos aços-ferramenta? 
 
Os elementos de liga em aços-ferramenta (por exemplo, Cr, V, W, e Mo) combinam-se com o carbono para formar 
compostos muito duros e resistentes ao desgaste do metal duro. 
 
 
 
12.15 Compare os ferros fundidos cinzento e maleável em relação a: 
 
(a) Com relação à composição e tratamento térmico: 
Ferro cinzento - 2,5 para 4,0% em peso de C e 1,0-3,0% em peso de Si. Para a maioria dos ferros cinzentos não há 
calor tratamento após a solidificação. 
Ferro maleável - 2,5 para 4,0% em peso de C e menos de 1,0% em peso de Si. Ferro branco é aquecido num não 
oxidante, em uma temperatura entre 800 e 900°C durante um período de tempo prolongado. 
 
(b) Com relação à microestrutura: 
Ferro fundido cinzento - flocos de grafite são incorporados em uma matriz de ferrita ou perlita. 
Ferro maleável - aglomerados de grafite são incorporados em uma matriz de ferrita ou perlita. 
 
(c) Com relação às características mecânicas: 
Ferro fundido cinzento - relativamente fraco e quebradiço em tensão; boa capacidade de amortecimento de 
vibrações. 
Ferro maleável - força moderada e ductilidade. 
 
 
 
12.17 Compare os ferros fundidos branco e nodular em relação a: 
 
(a) No que respeita à composição e tratamento térmico: 
Branco de ferro - 2,5 para 4,0% em peso de C e menos de 1,0% em peso de Si. Nenhum tratamento de calor, no 
entanto, resfriamento é rápido durante a solidificação. 
Ferro fundido nodular - 2,5 para 4,0% em peso de C, 1,0 a 3,0% em peso de Si, e uma pequena quantidade de Mg 
ou Ce. Um tratamento térmico a cerca de 700°C pode ser necessário para produzir uma matriz ferrítica. 
 
(b) No que diz respeito à microestrutura: 
Ferro branco - Há regiões da cementita intercalados dentro de perlita. 
Ferro fundido nodular - nódulos de grafite são incorporados em uma matriz de ferrita ou perlita. 
 
(c) Com relação às características mecânicas: 
Ferro Branco - Extremamente duro e quebradiço. 
Ferro fundido nodular - força moderada e ductilidade. 
 
 
 
12.20 Qual é a diferença principal entre um latão e um bronze? 
 
Ambos os metais e bronzes são o cobre, ligas de base. 
Para latão, na liga principal o elemento é de zinco, enquanto que os bronzes são ligados com outros elementos tais 
como o alumínio, estanho, silício, ou níquel. 
 
 
 
12.21 Porque os rebites feitos a partir de uma liga de alumínio 2017 devem ser refrigerados antes de serem 
usados? 
 
Rebites de uma liga de alumínio 2017 tem de ser refrigerado antes de serem usadas porque, depois de ser tratado 
termicamente, na precipitação eles endurecerem à temperatura ambiente. 
Uma vez feito a precipitação e endurecido, eles são muito forte e quebradiço a ser conduzido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
12.24 Diga quais as propriedades que distinguem, as limitações, e as aplicações para os seguintes grupos de 
ligas: ligas de titânio, metais refratários, superligas e metais nobres. 
 
ligas de titânio 
Características distintivas: densidade relativamente baixa, temperaturas de fusão elevadas, e as forças elevadas são 
possíveis. 
Limitação: por causa da reactividade química com outros materiais a temperaturas elevadas, estas ligas são caros 
para refinar. 
Aplicações: estruturas de aeronaves, veículos espaciais, e em química e petróleo indústrias. 
 
Metais refratários 
Características distintivas: temperaturas de fusão extremamente elevados; grande elástico módulos, durezas e 
pontos fortes. 
Limitação: alguma oxidação experiência rápida a temperaturas elevadas. 
Aplicações: matrizes de extrusão, peças estruturais de veículos espaciais, luz incandescente 
filamentos, x-ray tubos, e eletrodos de solda. 
 
superligas 
Entre as características distintivas: capazes de suportar altas temperaturas e atmosferas oxidantes para 
longos períodos de tempo. 
Aplicações: turbinas de aeronaves, reatores nucleares e equipamentos petroquímicos. 
 
Metais nobres 
Características distintivas: Altamente resistente à oxidação, especialmente a temperaturas elevadas; macio e dúctil. 
Limitação: muito caro. 
Aplicações: jóias, material de restauração dentária, moedas, catalisadores e termopares. 
 
 
 
 
TRABALHO NR 05 
 
5.1 Descreva de forma breve cada um dos tipos de cerâmicas que aparecem na classificação mostrada na 
figura 14.1 (figure 13.6) e exemplifique cada um deles com produto comercial encontrados na internet. 
 
 
Vidros - Materiais vítreos sensíveis a alterações na temperatura. Os materiais vítreos, ou não-cristalinos, não se 
solidificam do mesmo modo que os materiais cristalinos. Mediante o resfriamento e com a diminuição da temperatura, 
um vidro se torna continuamente mais e mais viscoso; não existe uma temperatura definida na qual o líquido se 
transforma em um sólido, como ocorre com os materiais cristalinos. 
 
A maioria dos vidros comerciais é do tipo sílica-soda-cal; a sílica é geralmente suprida na forma de areia de quartzo 
comum, enquanto o Na20 e o CaO são adicionados como soda barrilha (Na2CO3) e calcário (CaCO3). 
Ex: Garrafas, Vasilhames, Frascos, para-brisas de veículos. 
 
Produtos Argilosos - Uma das matérias-primas cerâmicas mais amplamente utilizadas é a argila. Esse ingrediente 
muito barato, encontrado naturalmente e em grande abundância, é usado frequentemente na forma como é extraído, 
sem qualquer melhoria na sua qualidade. Uma outra razão para a sua popularidade reside na facilidade com que os 
produtos à base de argilapodem ser conformados; quando misturados nas proporções corretas, a argila e a água 
formam uma massa plástica que é muito suscetível a modelagem. 
 
Ex 1: Os produtos estruturais à base de argila incluem os tijolos de construção, os azulejos e as tubulações de 
esgoto, ou seja, aplicações onde a integridade estrutural é importante. 
 
Ex 2: Os materiais cerâmicos que incluem as louças brancas se tornam brancos após um cozimento a uma 
temperatura elevada. Estão incluídos nesse grupo porcelanas, louças de barro, louças para mesa, louça vitrificada e 
acessórios para encanamento (louças sanitárias). 
 
Além da argila, muitos desses produtos contêm também ingredientes não-plásticos que influenciam tanto as 
alterações que ocorrem durante os processos de secagem e cozimento como as características da peça acabada. 
 
 
 
 
 
Refratários - Uma outra classe importante de materiais cerâmicos utilizados em larga escala são as cerâmicas 
refratárias. As propriedades características desses materiais incluem a capacidade de resistir a temperaturas 
elevadas sem fundir ou decompor, e a capacidade de permanecer não-reativo e inerte quando são expostos a 
ambientes severos, a habilidade para proporcionar isolamento térmico é com frequência uma consideração 
importante. 
 
Ex: Os materiais refratários são comercializados em uma grande variedade de formas, mas os tijolos são a forma 
mais comum. Dentre as suas aplicações típicas, podemos citar revestimentos de fornos para o refino de metais, a 
fabricação de vidro, tratamento térmico metalúrgico e a geração de energia. 
 
Obviamente, o desempenho de uma cerâmica refratária depende em grande parte da sua composição. Com base 
nisso, existem várias classificações, quais sejam: argila refratária, sílica, básica, e refratários especiais. 
 
 
Abrasivos - Cerâmicas abrasivas são usadas para desgastar por abrasão, esmerilhar ou cortar outros materiais que 
sejam necessariamente mais moles. Portanto, a exigência principal para esse grupo de materiais é a dureza ou 
resistência ao desgaste, além disso, um elevado grau de tenacidade é essencial para assegurar que as partículas 
abrasivas não sejam fraturadas com facilidade. As demais, podem ser produzidas em altas temperaturas a partir das 
forças abrasivas de atrito, de modo tal que são desejáveis algumas propriedades refratárias. 
 
Ex: Os diamantes, tanto naturais como sintéticos, são utilizados como abrasivos; entretanto, eles são relativamente 
caros. Os materiais cerâmicos abrasivos mais comuns incluem o carbeto de silício, o carbeto de tungstênio (WC), o 
oxido de alumínio (ou coríndon) e a areia de sílica. 
 
Cimentos - Quando misturados com água, os cimentos inorgânicos formam uma pasta capaz de assumir qualquer 
forma desejada. A subseqüente pega ou endurecimento do cimento é resultado de reações químicas que envolvem 
as partículas de cimento e que ocorrem à temperatura ambiente. No caso de cimentos hidráulicos, dentre os quais o 
cimento portland é o mais comum, a reação química é uma reação de hidratação. 
 
Cerâmica avançado - Muitas das nossas tecnologias modernas empregam e continuarão a empregar materiais 
cerâmicos avançados devido às suas exclusivas propriedades mecânicas, químicas, elétricas, magnéticas e óticas, 
bem como devido às suas combinações de propriedades. As técnicas de caracterização, processamento e 
confiabilidade dos materiais cerâmicos avançados precisam ser desenvolvidas para tornar esses materiais mais 
viáveis em termos de custo. 
Ex: As cerâmicas avançadas são empregadas para fins eletroeletrônicos e estruturais, como: ferramentas de corte, 
matrizes de extrusão, isoladores de velas de ignição, turbinas automotivas, mancais de rolamento, pistões e outros. 
Outra área de alta tecnologia é a da aplicação da biocerâmica na medicina (por exemplo, materiais cerâmicos 
estruturais para implantes). São também denominadas de cerâmica de alto desempenho, cerâmica fina ou de alta 
tecnologia. 
 
 
5.2 Explique cada um dos pontos específicos da escala de viscosidade para vidros que aparece na figura 14.4 
(figure 14.16). 
 
O ponto de recozimento é que a temperatura à qual a viscosidade do vidro é de 10¹² Pa-s (10¹³P). A partir da tabela, 
estas temperaturas passa por vários estágios como se segue: 
 
vidro Temperatura de recozimento 
Soda - cal 500°C (930°F) 
borosilicato 570°C (1060°F) 
Sílica 96% 930°C (1705°F) 
sílica fundida 1170°C (2140°F) 
 
 
 
5.3 Descreva de forma breve as principais características dos tipos de plásticos que aparecem na tabela 16.3 
(table 13.12) e exemplifique cada um deles com produto comercial encontrado na internet. 
 
Acrilonitrila-butadieno-estireno – excepcional resistência e tenacidade, resistente a distorção térmica; boas 
propriedades elétricas; inflamável e solúvel em alguns solventes orgânicos. 
Ex: revestimentos de refrigeradores, equipamentos para grama e jardim, brinquedos, dispositivos de segurança em 
autoestradas 
 
Acrílicos (polimetil metacrilato) – excepcional transmissão de luz e resistência as intempéries; propriedades 
mecânicas apenas regulares. 
Ex: lentes, recipientes transparentes de aeronaves, equipamentos de desenho, cartazes de rua 
 
 
 
 
 
Fluorocarbonos – quimicamente inertes em quase todos os ambientes, excelentes propriedades elétricas; baixo 
coefi e propriedades de escoamento a 
frio ruins. 
Ex: vedações anticorrossivas, valvulas e tubulações para produtos quimicos, mancais, revestimentos antiadesivos, 
peças de componentes eletronicos para operação a altas temperaturas. Os derivados de fluorocarbono pode atuar 
como fluoropolímeros, fluidos refrigerantes, solventes, anestésicos, fluorosurfactantes e depletores do ozônio. 
 
Poliamidas (náilons) – boa resistencia mecanica, resistencia a brasão e tenacidade, baixo coeficiente de atrito, 
absorvem água e alguns outros liquidos. 
Ex: mancais, engrenagens, cames, buchas, cabos e puxadores, e revestimentos para fios e cabos. 
A poliamida é um termoplástico que também é conhecido por nylon e pela sigla PA. As poliamidas possuem várias 
denominações que variam com as propriedades especificas de uso final desejado. 
 
Policarbonatos – dimensionalmente estáveis; baixa absorção de água; transparentes; resistência ao impacto e 
ductilidade muito boa; a resistencia quimica não é excepcional. 
Ex: capacetes de segurança, lentes, globos de luz, bases para 
Filmes fotograficos. 
 
Polietileno – quimicamente resistente e isolante elétrico, duro e coeficiente de atrito relativamente baixo; baixa 
resistencia e resistencia a intemperies ruim. 
Ex: garrafas flexeiveis, tambores, peças de baterias, bandeja de gelos, materiais para peliculas de embalagem. 
 
Polipropileno – resistente a distorção de calor; excelentes propriedades elétricas e resistenciaa fadiga; 
Quimicamente inerte; relativamente barato; resistencia ruim a luz ultravioleta; 
Ex: Garrafas esterilizáveis, pelicula para embalagens, gabinetes de televisores, malas de bagagem. 
 
Poliestireno – propriedades elétricas e clareza otica excelentes; boa estabilidade térmica e dimensional; 
relativamente barato. 
Ex: azulejos de paredes, caixa de baterias, brinquedos, painéis de iluminação interna, carcaças de instrumentos. 
 
Vinis – bons materiais de custo reduzido para uso geral, normalmente rigidos, mas podem ser feitos flexiveis pela 
adição de plastieizantes, frequentemente copolimerizados, suscetiveis a distorção térmica. 
Ex: revestimentos de pisos, tubulações, isolamento térmico de fios, mangueiras de jardim, discos fotograficos. 
 
 
5.4 Descreva de forma breve as principais características dos tipos de elastômeros que aparecem na tabela 
16.4 (table 13.13) e exemplifique cada um deles com produto comercial encontrado na internet. 
Problemas referentes ao capítulo sobre Compósitos. São problemasdo livro. (Cap 17) 
 
 
Poli-isopreno natural – excelentes propriedades físicas, boa resistência ao corte, ao entalhe e a abrasão, baixa 
resistência ao calor, ao ozônio e ao óleo, boas propriedades elétricas. 
Ex: pneus e tubos, biqueiras e solas, juntas e gaxetas 
 
Copolímero (estireno-butadieno) – boas propriedades físicas, excelente resistência a abrasão, não possui 
resistência a óleo, ozônio ou ao tempo, propriedades elétricas boas, porem não excepcionais. 
Ex: pneus e tubos, biqueiras e solas, juntas e gaxetas 
 
Copolímero (acrilonitrila-butadieno) – excelente resistência a óleos vegetais, animais e de petróleo, propriedades 
ruins a baixas temperaturas, propriedades elétricas não são excepcionais. 
Ex: mangueiras para gasolina, para produtos químicos e para óleo; vedações e o-rings, biqueiras e solas. 
 
Cloropreno – excelente resistência ao ozônio, ao calor e as intempéries; boa resistência ao óleo, excelente 
resistência a chamas; não é tão bom em aplicações elétricas como borracha natural. 
Ex: fios e cabos; revestimentos de tanques para produtos químicos; correias, mangueiras, vedações e gaxetas. 
 
Polissiloxano – excelente resistência a temperaturas altas e baixas, baixa resistência; excelentes propriedades 
elétricas. 
EX: isolante térmico para temperaturas altas e baixa, vedações, diafragmas, tubos para uso com alimentos e para 
fins medicinais. 
 
 
17.1 Cite a diferença geral entre os mecanismos de aumento de resistência para compósitos reforçados com 
partículas grandes e compósitos reforçados com partículas que têm o aumento de resistência por dispersão. 
 
A principal diferença entre o reforço mecanismo da partícula grande e dispersão de partículas reforçada de 
compósitos reforçados é que, para grande partícula as interações de partículas de matriz não são tratadas no nível 
molecular, ao passo que, para a dispersão-reforço estas interações são tratadas no nível molecular . 
 
 
17.2 As propriedades mecânicas do alumínio podem ser melhoradas pela incorporação de partículas finas de 
óxido de alumínio (Al2O3). Sabendo-se que os módulos de elasticidade para esses materiais são, 
respectivamente, 69 GPa (10 X 106 psi) e 393 GPa (57 X 106 psi), plote o gráfico (sete pontos são suficientes 
para cada limite) do módulo de elasticidade em função do volume percentual de Al2O3 no Al entre 0 e 
100%vol, usando as expressões (17.1) e (17.2) [expressions (15.1) e (15.2)] para os limites superior e inferior. 
 
 
 
 
17.6 (a) Qual é a distinção entre as fases matriz e dispersa em um material compósito? (b) Compare as 
características mecânicas das fases matriz e dispersa para compósitos reforçados com fibras. 
 
 
(a) A fase de matriz é uma fase contínua que rodeia o contínuo não dispersa fase. 
 
(b) De um modo geral, a fase de matriz é relativamente fraca, tem um baixo módulo elástico, mas é bastante dúctil. 
Por outro lado, a fase de fibra é normalmente bastante forte, duro, e quebradiços. 
 
 
17.7 (a) Qual é a distinção entre cimento e concreto? 
 (b) Cite três limitações importantes que restringem o uso do concreto como material estrutural. 
 (c) Sucintamente, explique três técnicas utilizadas para aumentar a resistência do concreto por reforço. 
 
(a) Concreto é constituído por um agregado de partículas que são ligados por um cimento. 
 
(b) Três limitações de concreto são: 
 1) é um material relativamente frágil e quebradiço, 
 2) experimenta relativamente grandes expansões térmicas (contrações) com alterações de temperatura e; 
 3) pode estalar quando expostos a ciclos de congelamento-descongelamento. 
 
 (c) Três técnicas de reforço de concreto são: 
 1) o reforço com fios de aço, varetas, etc, 
 2) o reforço com fibras finas de um material de módulo elevado, e 
 3 ) introdução de tensões de compressão residual por pré-esforço ou pós-tensionamento. 
 
17.8 Para um compósito reforçado com fibras de matriz polimérica, (a) liste três funções da fase matriz; (b) 
compare as características mecânicas desejadas para as fases matriz e fibra; e (c) cite duas razões pelas 
quais deve existir uma ligação forte entre a fibra e a matriz na sua interface. 
 
(a) Três funções da fase de polímero de matriz são: 
1) para ligar as fibras em conjunto de modo que a tensão aplicada é distribuído entre as fibras; 
2) a proteger a superfície das fibras a partir de serem danificados, e 3) para separar as fibras e inibir a propagação de 
fissuras. 
 
(b) A fase de matriz tem de ser dúctil e é geralmente relativamente macio, enquanto que a fase de fibra deve ser 
rígida e forte. 
 
(c) deve haver uma forte ligação interfacial entre a fibra e matriz, a fim de: 
1) maximizar a transmitância tensão entre a matriz e as fases de fibras; 
2) minimizar a saida da fibra, e a probabilidade de fracasso. 
 
 
 
17.12 Dizer se é possível produzir um compósito com matriz epóxi e fibras aramidas contínuas e orientadas 
que possua módulos de elasticidade longitudinal e transversal de 57,1 GPa (8,28 X 106 psi) e 4,12 GPa (6 X 
105 psi), respectivamente. Por que isso é ou não possível? Admita que o módulo de elasticidade do epóxi é 
de 2,4 GPa (3,50 X 105 psi). 
 
Este problema pede-nos determinar se é possível produzir uma aramida contínua e orientada de fibra epoxi-
compósito com matriz de ter módulos longitudinais e transversais de elasticidade de 57,1 GPa e 4,12 GPa, 
respectivamente, uma vez que o módulo de elasticidade para o epóxi é de 2,4 GPa. 
 
Além disso, a partir da Tabela 17,4 o valor de E para fibras de aramida é 131 GPa. A abordagem para resolver este 
problema consiste em calcular dois valores de Vf usando os dados e Equações (17.10b) e (17,16); se eles são os 
mesmos, em seguida, este composto é possível. 
 
Para o módulo de elasticidade longitudinal ECL, 
 
Ecl = Em[1 - Vfl] + EfVfl 
 
57.1 GPa = (2.4 GPa)[1 - Vfl] + (131 GPa)Vfl 
 
Resolvendo esta expressão para a produção Vfl Vfl = 0,425. 
 
Agora, repetindo este procedimento para o módulo transversal Ect 
 
 
Resolvendo esta expressão para VFT leva a VFT = 0,425. Assim, uma vez que Vfl e VFT são iguais, o composto 
proposto é possível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17.14 Para um compósito reforçado com fibras contínuas e orientadas, os módulos de elasticidade nas 
direções longitudinal e transversal são de 19,7 e 3,66 GPa (2,8 X 106 e 5,3 X 105 psi), respectivamente. Se a 
fração volumétrica das fibras é de 0,25, determine os módulos de elasticida¬de das fases fibra e matriz. 
 
 
 
E 
 
 
 
Resolvendo essas duas expressões simultaneamente para Em Ef e leva a 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17.16 Em um compósito de náilon 6,6, reforçado com fibras de vidro contínuas e alinhadas, as fibras devem 
suportar 94% de uma carga aplicada na direção longitudinal. 
 
(a) Usando os dados fornecidos na tabela abaixo, determine a fração volumétrica de fibras que é necessária. 
 
 
 
 
 
 
Agora, 
 
 
 
Substituindo pela E f e E m 
 
 
E, para resolver os rendimentos Vf, Vf = 0,418. 
 
(b) Qual será o limite de resistência à tração deste compósito? Considere que a tensão na matriz no momento 
da falha da fibra seja de 30 MPa (4350 psi). 
 
(b) Estamos agora pediu a resistência à tracção do presente composto. A partir da Equação (17,17), 
 
 
 
 
 
 
vez que os valores para sf * (3.400 MPa) e sm '(30 MPa) são dadas no enunciado do problema. 
17.24 (a) Liste quatro razões pelas quais as fibras de vidro são mais comumente utilizadas como reforço. (b) 
Por que a perfeição da superfície das fibras de vidro é tão importante? (c) Quais medidas são tomadas para 
proteger a superfície das fibras de vidro? 
 
(a) As quatro razões pelas quais as fibras de vidro são mais comumente utilizados para reforço estão listados abaixo: 
1. É facilmente estirado na formade fibras de alta resistência a partir do seu estado fundido. 
2. É um material amplamente disponível e pode ser fabrica do economicamente para formar um plástico reforçado 
com vidro, empregando-se uma ampla variedade de técnicas de fabricação de materiais compósitos. 
3. Como uma fibra, ele é relativamente forte, e quando se encontra no interior de uma matriz de plástico produz um 
compósito que possui resistência específica muito alta. 
4. Quando associado com diferentes plásticos, ele possui uma inércia química que torna o compósito útil para 
aplicação em meio a uma variedade de ambientes corrosivos. 
 
 
(b) A perfeição superfície de fibras de vidro é importante porque defeitos na superfície ou fissuras actuará aspoints de 
concentração de tensões, o que irá reduzir drasticamente a resistência à tracção do material. 
 
(c) Deve ser tomado cuidado para não esfregar ou abrasão da superfície após as fibras são extraídas. Como uma 
protecção surfasse, as fibras de recém-extraídas são revestidos com uma película de superfície de protecção. 
 
 
17.25 Cite a distinção entre o carbono e a grafita. 
 
"Graphite" é carbono cristalino tendo a estrutura mostrada na Figura 13,17, enquanto "carbono" será constituído por 
um material não cristalino, bem como áreas de desalinhamento cristal. 
 
17.32 (a) Descreva sucintamente os painéis em sanduíche. 
 (b) Qual é a razão principal para fabricação desses compósitos estruturais? 
 
(a) painéis de sanduíche são constituída por duas folhas de face exterior de um material de alta resistência que são 
separados por uma camada de um material de núcleo menos densa e baixa força. 
(b) A razão principal para a fabricação desses compostos é produzir estruturas para resistir a alta forças de um avião, 
alta rigidez de cisalhamento, e densidades baixas. 
 
 
 
TRABALHO NR 06 
 
 
 
19.20 Um fio metálico cilíndrico com 2 mm (0,08 pol.) de diâmetro é exigido para conduzir uma corrente de 10 
A com uma queda mínima de voltagem de 0,03 V por pé (300 mm) de fio. Quais dos metais e ligas listados na 
Tabela 19.1 são possíveis candidatos? 
 
 
Assim, a partir da Tabela 19.1, apenas alumínio, ouro, cobre, prata e são candidatos. 
 
 
 
 
 
 
19.55 Em suas próprias palavras, explique o mecanismo segundo o qual a capacidade de armazenamento de 
cargas é aumentada pela inserção de um material dielétrico entre as placas de um capacitor. 
 
Um material dielétrico é um material que é isolante elétrico (não-metálico) e exibe ou pode ser feito para exibir uma 
estrutura de dipolo elétrico; isto é, existe uma separação das entidades eletricamente carregadas positivas e 
negativas em um nível molecular ou atômico. Como resultado de interações dipolo com os campos elétricos, os 
materiais dielétricos são utilizados em capacitores. 
 
 
19.63 Você esperaria que as dimensões físicas dos materiais piezoelétricos tais como o BaTiO3, mudassem 
quando ele fosse submetido a um campo elétrico? Por que sim, ou por que não? 
II - Problemas referentes ao capítulo sobre Propriedades Térmicas. (Cap 20) 
 
Sim, as dimensões físicas de um material piezoeléctrico, tais como BaTiO3 mudança quando ele é submetido a um 
campo eléctrico. Como observado na Figura 19.34, uma tensão (ou campo eléctrico) é gerado quando as dimensões 
de um material piezoeléctrico são alterados. Seria lógico para esperar que o efeito inverso para ocorrer - isto é, 
colocando o material dentro de um campo eléctrico fará com que as suas dimensões físicas para mudar. 
 
 
20.7 Uma tira bimetálica é construída a partir de tiras de dois metais diferentes que estão ligados ao longo 
dos seus comprimentos. Explique como tal dispositivo pode ser usado em um termostato para regular a 
temperatura. 
 
Os dois metais a partir da qual uma tira bimetálica é construído têm diferentes coeficientes de expansão térmica. Por 
conseguinte, uma mudança na temperatura fará com que a tira de se dobrar. Para um termostato que opera num 
forno, tal como a temperatura cai abaixo de um limite inferior, as curvas de tiras bimetálicas de modo a fazer um 
contacto eléctrico, assim, ao ligar o forno. Com a temperatura subir, as curvas de tiras no sentido oposto, quebrando 
o contacto (e rodando o forno desligado) quando uma temperatura superior limite é excedido. 
 
 
20.14 Até que temperatura um bastão cilíndrico de tungsténio com 10,000 mm de diâmetro e uma placa de 
aço inoxidável 316 com um orifício circular de 9,988 mm de diâmetro devem ser aquecidos para que o bastão 
se ajuste exatamente no interior do furo? Considere que a temperatura inicial seja de 25°C. 
 
 
 
 
Agora resolvendo para Tf dá Tf = 129,5 ° C 
 
 
 
 
 
 
 
20.18 (a) A condutividade térmica de uma amostra dei monocristal é ligeiramente maior do que aquela 
apresentada por uma amostra policristalina do mesmo material. Por que este é o caso? (b) A condutividade 
térmica de um aço carbono simples é maior do que a de um aço inoxidável. Por que esse é o caso? 
III - Problemas referentes ao capítulo sobre Propriedades Magnéticas. (Cap 21) 
 
 
(a) A condutividade térmica de um cristal único é maior do que um espécime policristalino do mesmo material, porque 
ambas as fônons e electrões livres são dispersos em limites de grão, diminuindo assim a eficiência do transporte 
térmico. 
(b) A condutividade térmica de um aço-carbono simples é maior do que para um aço inoxidável, porque o aço 
inoxidável tem concentrações muito mais elevadas de elementos de liga. Átomos destes elementos de liga servir 
como dispersando centros para os electrões livres que estão envolvidas no processo de transporte térmico. 
 
 
21.12 Cite as principais semelhanças e diferenças entre os materiais ferromagnéticos e ferrimagnéticos. 
 
As semelhanças entre os materiais ferromagnéticos e ferrimagnético são como se segue: 
 
Existe uma interação de ligação entre momentos magnéticos dos átomos adjacentes / catiões para ambos os tipos de 
materiais. 
 
Ambos formam domínios. 
Comportamento da histerese BH é apresentado para ambos, e, assim, magnetizações permanentes são possíveis. 
 
As diferenças entre os materiais ferromagnéticos e ferrimagnético são como se segue: 
 
Acoplamento momento magnético é paralelo para materiais ferromagnéticos, e antiparalelas para ferrimagnético. 
Ferromagnéticos, sendo materiais metálicos, são relativamente bons condutores elétricos; na medida em que os 
materiais são ferrimagnéticos cerâmica, que são electricamente isolante. Magnetizações de saturação são mais 
elevadas para materiais ferromagnéticos. 
 
 
21.18 Explique por que repetidas quedas de um ímã permanente sobre o chão irão fazer com que ele se torne 
desmagnetizado. 
 
Repetidamente soltando um ímã permanente no chão fará com que ele se desmagnetizado porque o ranger vai 
causar um grande número de dipolos magnéticos podem ficar desalinhados pela rotação de dipolo. 
 
 
21.23 Cite as diferenças entre os materiais magnéticos duros e os materiais magnéticos moles, em termos 
tanto de seus comportamentos de histerese como das suas aplicações típicas. 
IV - Problemas referentes ao capítulo sobre Propriedades Óticas. (Cap 22) 
 
Em relação ao comportamento da histerese, um material rígido magnético tem uma remanência elevada, uma alta 
coercividade, uma densidade de fluxo de alta saturação, as perdas de energia elevada histerese, e uma baixa inicial 
permeabilidade; um material magnético macio, por outro lado, tem uma elevada permeabilidade inicial, uma baixa 
coercividade, e as perdas de energia de baixa histerese. 
No que se refere a aplicações, materiais magnéticos duros são utilizados para permanente 
imans; materiais magnéticos macios são usados em dispositivos que são submetidos a alternada 
campos magnéticos, como núcleos de transformadores, geradores, motores e dispositivos de amplificador magnético. 
 
 
22.26 (a) Com suas próprias palavras,descreva sucintamente o fenómeno da luminescência, (b) Qual é a 
distinção entre a fluorescência e a fosforescência? 
 
(a) O fenómeno da luminescência é descrito na Secção 22,11 nas páginas 721 e 722. 
(b) A característica que distingue fluorescência a partir de fosforescência é a magnitude do intervalo de tempo entre a 
absorção de fotões e eventos reemission. A fluorescência é tempos de atraso para menos de um segundo; 
fosforescência ocorre para tempos mais longos. 
 
 
 
 
 
22.27 (a) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenómeno da fotocondutividade. (b) O 
semicondutor seleneto de zinco, que possui um espaçamento entre bandas de 2,58 eV, seria fotocondutivo 
quando exposto à radiação de luz visível? Por que sim, ou por que não? 
 
(a) O fenómeno da fotocondutividade é explicado na secção 22,12, na página 722. 
(b) seleneto de zinco, tendo uma abertura da faixa de 2,58 eV, seria fotocondutor. A fim de ser fotocondutora, os 
electrões devem ser excitado a partir da banda de valência na banda de condução pela absorção de radiação de luz. 
De acordo com a equação (22.16a), a energia máxima diferença de banda para a qual não pode ser de absorção da 
luz visível é de 3,1 eV; uma vez que a energia da banda para ZnSe é inferior a este valor, fotoinduzida valência de 
banda-a-banda de condução de electrões transições irá ocorrer. 
 
 
 
22.29 Com suas próprias palavras, descreva como opera um laser de rubi. 
 
 Embora existam vários tipos diferentes de laser, os princípios de operação serão explicados utilizando-se como 
referência um laser de rubi em estado sólido. O rubi é simplesmente um monocristal de safira ao qual foi adicionado 
um teor de íons de aproximadamente 0,05%. 
 
 Esses íons conferem ao rubi a sua coloração vermelha característica; ainda mais importante, eles 
proporcionam estados eletrônicos essenciais para o funcionamento do laser. 
O laser de rubi encontra-se na forma de um bastão, cujas extremidades são planas, paralelas, e altamente polidas. 
 Ambas as extremidades são feitas prateadas, de modo tal que uma das extremidades é totalmente refletiva, 
enquanto a outra extremidade é parcialmente transmissora. 
 O rubi é iluminado com a luz proveniente de uma lâmpada deflash de xenônio. 
 A emissão espontânea inicial de fótons por uns poucos desses elétrons é o estímulo que dispara uma 
avalanche de emissões dos demais elétrons no estado metaestável. (Dos fótons direcionados paralelamente ao 
longo do eixo do bastão de rubi, alguns são transmitidos através da extremidade parcialmente prateada; outros, que 
incidem contra a extremidade totalmente prateada, são refletidos. 
 Os fótons que não são emitidos nessa direção axial são perdidos. O feixe de luz viaja repetidamente para 
frente e para trás ao longo do comprimento do bastão, e a sua intensidade aumenta na medida em que mais 
emissões são estimuladas. 
 Ao final, um feixe de alta intensidade, coerente e altamente colimado de luz laser, de curta duração, é 
transmitido através da extremidade parcialmente prateada do bastão. Esse feixe monocromático de luz vermelha 
possui um comprimento de onda de 0,6943 yu,m. 
 Os materiais semicondutores, tais como o arseneto de gálio, também podem ser usados como lasers que são 
empregados em reprodutores de CD e na moderna indústria de telecomunicações. Uma exigência para esses 
materiais semicondutores é a de que o comprimento de onda, A, que está associado à energia do espaçamento entre 
bandas. 
 As aplicações dos lasers são diversas. Uma vez que os feixes de lasers podem ser focados para produzir um 
aquecimento localizado, eles são utilizados em alguns procedimentos cirúrgicos e também para corte, solda e 
usinagem de metais. Os lasers também são usados como fonte de luz para sistemas de comunicação ótica. 
Ademais, corno o feixe é altamente coerente, ele pode ser utilizado para fazer medições de distância muito precisas.