Avaliação Final: Ciência e Tecnologia dos Materiais

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GRADUAÇÃO EAD 
GABARITO COMENTADO 
AVALIAÇÃO FINAL 
2015.2A - 28/11/2015 
CURSO 
DISCIPLINA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS 
PROFESSOR(A) RAIMUNDO RÔMULO 
TURMA DATA DA PROVA 
ALUNO(A) 
 
 
MATRÍCULA POLO 
 
 
 
 
GABARITO OBRIGATÓRIO 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
E A D C E B C B B C 
ATENÇÃO – LEIA ANTES DE COMEÇAR 
 
1. Preencha, obrigatoriamente, todos os itens do cabeçalho. 
2. Esta avaliação possui 10 questões. 
3. Todas as questões de múltipla escolha, apresentando uma só alternativa correta. 
4. Qualquer tipo de rasura no gabarito anula a resposta. 
5. Só valerão as questões que estiverem marcadas no gabarito presente na primeira 
página. 
6. O aluno cujo nome não estiver na ata de prova deve dirigir-se à secretaria para 
solicitar autorização, que deve ser entregue ao docente. 
7. Não é permitido o empréstimo de material de nenhuma espécie. 
8. Anote o gabarito também na folha de “gabaritos do aluno” e leve-a para 
conferência posterior à realização da avaliação. 
9. O aluno só poderá devolver a prova 1 hora após o início da avaliação 
10. A avaliação deve ser respondida com caneta com tinta nas cores azul ou preta. 
 
 
 
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1. Uma grande área de ação da Engenharia dos Materiais é a seleção de materiais (SM). Trata-se de atividade 
que envolve uma gama de conhecimentos técnicos, cuja amplitude dificilmente é abrangida por um só tipo de 
profissional por ser o ponto focal de uma série de especialidades tecnológicas. Essas vão desde a feitura do 
projeto até a análise de desempenho em campo e necessariamente reúnem profissionais de diversas 
especialidades. Em outras palavras, interdisciplinaridade e interatividade são particularmente exigidas em SM, 
integrando assim engenheiros de produção, de materiais, mecânicos e demais engenheiros. De acordo com o 
texto, marque a opção que descreve CORRETAMENTE os três principais critérios que um engenheiro deve 
adotar para selecionar um material. 
 
a) Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o referido 
material. A segunda consideração na escolha do material refere-se à durabilidade. E, a terceira consideração está 
relacionada ao design do material acabado. 
b) Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar expectativa de vida do produto. A segunda consideração na 
escolha do material refere-se ao desempenho requerido para tal aplicação. Por fim, o engenheiro deve considerar 
os requisitos de manutenção. 
c) Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o referido 
material. A segunda consideração na escolha do material refere-se às propriedades requeridas para tal aplicação. 
Finalmente, a consideração talvez mais importante seja o conhecimento das demandas ambientais: por exemplo, 
determinado ambiente industrial pode incentivar a corrosão sob tensão, o que deve ser levado em conta na 
análise de tensões e no dimensionamento. 
d) Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais os dados mercadológicos. A segunda consideração na 
escolha do material refere-se às propriedades requeridas para tal aplicação. Finalmente, a consideração talvez 
mais importante seja a econômica: um material pode reunir um conjunto ideal de propriedades, porém com custo 
elevadíssimo. 
e) Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o 
referido material. A segunda consideração na escolha do material refere-se às propriedades requeridas 
para tal aplicação. Finalmente, a consideração talvez mais importante seja a econômica: um material pode 
reunir um conjunto ideal de propriedades, porém com custo elevadíssimo. 
Resposta: E 
Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – (Tópico Definição e tipos de materiais pg.3) 
Discussão: Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar quais as condições de operação que será submetido o 
referido material. A segunda consideração na escolha do material refere-se às propriedades requeridas para tal 
aplicação. Finalmente, a consideração talvez mais importante seja a econômica: um material pode reunir um conjunto 
ideal de propriedades, porém com custo elevadíssimo. 
 
 
2. Os materiais são à base de trabalho de nossa sociedade. Transformá-los e utilizá-los é função crucial em 
nosso desenvolvimento de vida, e também na segurança e bem-estar de povos e nações. A produção, 
desenvolvimento e processamento destes geram empregos e contribuem com grande parcela do produto 
interno bruto dos países. Como materiais, designamos substâncias cujas propriedades as tornam utilizáveis 
em estruturas, máquinas, dispositivos, produtos, ou até mesmo em seres vivos. Os materiais podem ser 
divididos em 5 categorias principais: metálicos, cerâmicos, poliméricos, compósitos e biomateriais. De acordo 
com o texto acima, classifique os materiais a seguir como polímero, metal, cerâmico, compósito ou biomaterial. 
 
I – Concreto 
II – Polietileno 
III – Tijolo 
IV – Aço doce 
V – Superligas 
VI – Cimento 
VII – Fibra de carbono 
 
 
 
 
 
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a) I – compósito; II – polímero; III – cerâmica; IV – metal; V – metal; VI – cerâmica; VII – compósito. 
b) I – compósito; II – polímero; III – cerâmica; IV – metal; V – compósito; VI – cerâmica; VII – compósito. 
c) I – cerâmica; II – compósito; III – cerâmica; IV – metal; V – compósito; VI – cerâmica; VII – cerâmica. 
d) I – cerâmica; II – polímero; III – compósito; IV – metal; V – biomaterial; VI – cerâmica; VII – cerâmica. 
e) I – compósito; II – biomaterial; III – compósito; IV – metal; V – metal; VI – cerâmica; VII – compósito. 
Resposta: A 
Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – (Tópico Estrutura dos materiais pg.16) 
Discussão: I – compósito (mistura de cimento que é cerâmico com agregados); II – polímero (típico material 
polimérico); III – cerâmica (típico material cerâmico); IV – metal (aço com alto teor de concentração de carbono); V – 
metal (ligas com alta resistência mecânica); VI – cerâmica (típica cerâmica formado por óxidos); VII – compósito 
(mistura de material cerâmico com polímero). 
 
3. A partir do conceito de estrutura cristalina, onde, é possível descrever um conjunto de posições atômicas, 
iônicas ou moleculares repetitivas, surge o conceito de célula unitária. Marque a opção que indica 
CORRETAMENTE o nome das células unitárias abaixo e o número de átomos que efetivamente ocupam cada 
célula. 
 
 
 
a) 
I = cúbico simples (CS); possui 1 átomo. 
II = cúbico de corpo centrado (CCC); possui 2 átomos. 
III = hexagonal simples (HS); possui 3 átomos. 
IV = cúbico de face centrada (CFC); possui 4 átomos. 
 
b) 
I = hexagonal simples (HS); possui 3 átomos. 
II = cúbico de corpo centrado (CCC); possui 1 átomo. 
III = cúbico simples (CS); possui 2 átomos. 
IV = cúbico de face centrada (CFC); possui 3 átomos. 
c) 
I = cúbico de corpo centrado (CCC); possui 8 átomos. 
II = hexagonal simples (HS); possui 14 átomos. 
III = cúbico simples (CS); possui 14 átomos. 
IV = cúbico de face centrada (CFC); possui 9 átomos. 
 
d) 
I = cúbico simples (CS); possui 1 átomo. 
II = cúbico de face centrada (CFC); possui 4 átomos. 
III = hexagonal simples (HS); possui 3 átomos. 
IV = cúbico de corpo centrado (CCC); possui 2 átomos. 
 
e) 
I = cúbico simples (CS); possui 8 átomos. 
II = cúbico de face centrada (CFC); possui 14 átomos. 
III = hexagonal simples (HS); possui 14 átomos. 
IV = cúbico de corpo centrado (CCC); possui 9 átomos. 
 
 
 
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Resposta:D 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – (Tópico Estruturas Cristalinas pg.19) 
Discussão: O aluno pode resolver a questão apenas observando as estruturas. I = cúbico simples (CS); possui 1 átomo. 
II = cúbico de face centrada (CFC); possui 4 átomos. III = hexagonal simples (HS); possui 3 átomos. IV = cúbico de 
corpo centrado (CCC); possui 2 átomos. 
 
4. Estima-se que apenas uma pequeníssima fração dos sítios atômicos apresenta defeito, algo em torno de 1 
em 1 milhão. Logo, em um milhão de células unitárias que compõe um determinado material, uma deve 
apresentar algum tipo de defeito. Considerando que os arranjos de átomos ou íons em materiais contêm 
imperfeições ou defeitos, assinale a opção correta. 
 
a) Os defeitos tipo maclas são imperfeições pontuais encontradas em cristais. 
b) As vacâncias são caracterizadas por um átomo extra no interstício da célula unitária. 
c) Defeitos pontuais estão relacionados com a posição do átomo na célula unitária. Podemos classificá-los 
em: lacuna ou vacância e intersticiais ou autointersticiais. 
d) A discordância é um lugar vago que representa a falta de um átomo na rede cristalina, ocasionando um defeito 
superficial. 
e) Defeito tipo impureza é mais comumente encontrado em estruturas cristalinas com alto fator de empacotamento 
atômico (FEA). 
Resposta: C 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – (Tópico Desordem atômica dos materiais pg.33) 
Discussão: Defeitos pontuais estão relacionados com a posição do átomo na célula unitária. Podemos classifica-los em: 
lacuna ou vacância e intersticiais ou autointersticiais. 
 
5. Para a liga composta por Fe-C, como mostra a figura abaixo, determine: 
 
1. Percentual de carbono na liga eutética; 
2. A temperatura eutética; 
3. A solubilidade máxima do carbono na austenita (Feγ). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marque a opção que indica corretamente os valores solicitados nos itens acima 1, 2 e 3. 
 
 
 
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a) Liga eutética = 2,14% C; 2: Teutética = 912 0C; solubilidade de C em Feγ = 0,022% C. 
b) Liga eutética = 0,76% C; 2: Teutética = 727 0C; solubilidade de C em Feγ = 0,76% C. 
c) Liga eutética = 0,76% C; 2: Teutética = 912 0C; solubilidade de C em Feγ = 2,14% C. 
d) Liga eutética = 2,14% C; 2: Teutética = 1394 0C; solubilidade de C em Feγ = 4,30% C. 
e) Liga eutética = 4,3% C; 2: Teutética = 1147 0C; solubilidade de C em Feγ = 2,14% C. 
Resposta: E 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – (Tópico Diagrama Fe-C pg.55) 
Discussão: Liga eutética = 4,3% C; 2: Teutética = 1148 0C; solubilidade de C em Feγ = 2,14% C. Os pontos estão 
marcados no gráfico: 
 
 
6. Denomina-se ensaio destrutivo qualquer tipo de ensaio no qual o corpo de prova fique inutilizado após a 
realização do mesmo, ou seja, ocorram alterações permanentes nas propriedades físicas, químicas, mecânicas 
ou dimensionais. Já o ensaio não destrutivo é qualquer tipo de ensaio praticado a um material que não altere de 
forma permanente suas propriedades físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais. De acordo com o texto, 
marque a opção que indica CORRETAMENTE o tipo (destrutivo ou não destrutivo) e a finalidade(s) do ensaio de 
tração. 
 
a) O ensaio de tração é um dos métodos mais comuns de ensaios mecânicos não destrutivos, utilizado para 
determinar o módulo de Young de um material, onde o corpo de prova sofre uma tensão que tende a alongá-lo ou 
esticá-lo até que ocorra a fratura. O equipamento utilizado neste ensaio é chamado de extensômetro. 
b) O ensaio de tração é um dos métodos mais comuns de ensaios mecânicos destrutivos, utilizado para 
determinar o módulo de Young de um material, onde o corpo de prova sofre uma tensão que tende a 
alongá-lo ou esticá-lo até que ocorra a fratura. O equipamento utilizado neste ensaio é chamado de 
extensômetro. 
c) Através do ensaio de tração é possível calcular os módulos elásticos (módulo de Young, módulo de cisalhamento) 
e o coeficiente de Poisson através das frequências naturais de vibração do corpo de prova, sem que este sofra 
qualquer dano, através do chamado método dinâmico (um tipo de ensaio não destrutivo); ou através da velocidade 
do som, ensaio por ultrassom (pulso-eco). As frequências juntamente com as dimensões e massa, possuem uma 
relação unívoca com os módulos elásticos. 
 
 
 
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d) O ensaio de tração é um dos métodos mais comuns de ensaios mecânicos destrutivos, permitindo estudar os 
efeitos das cargas dinâmicas para medir quanto um material pré-estabelecido tende a comportar-se de maneira 
frágil. O equipamento utilizado neste ensaio é chamado de extensômetro. 
e) Ensaios de tração conhecidos do inglês como CREEP é um ensaio dependente principalmente do tempo (existem 
outras variáveis) e que consiste em aplicar uma força ou uma carga constante sobre o material a ser analisado e 
sua respectiva resposta ou comportamento ao longo do tempo. Este ensaio é muito utilizado para materiais 
metálicos sendo classificado como um ensaio destrutivo. 
Resposta: B 
Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – (Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: O ensaio de tração é um dos métodos mais comuns de ensaios mecânicos destrutivos, utilizado para 
determinar o módulo de Young de um material, onde o corpo de prova sofre uma tensão que tende a alongá-lo ou 
esticá-lo até que ocorra a fratura. O equipamento utilizado neste ensaio é chamado de extensômetro. 
 
7. Realizar um ensaio mecânico consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material que vai ser 
processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles vão sofrer nas condições reais de 
uso, chegando a limites extremos de solicitação. Calcule o alongamento sofrido (A) pelo corpo de prova com 
comprimento inicial de 18 mm, sabendo-se que após a realização do ensaio de tração o corpo de prova passou 
a ter comprimento de 25 mm. 
 
a) 61,2% 
b) 70,0% 
c) 38,8% 
d) 47,5% 
e) 57,5% 
Resposta: C 
Dificuldade: Difícil 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – (Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: 
l = lf-lo/lo 
l = 25 mm – 18mm / 18mm 
l = 0,3888 x 100% = 38,8% 
 
8. Inicialmente as cerâmicas eram secas ao sol, depois em fornos abertos (por volta do ano 1000 a.C.) e 
posteriormente em fornos fechados (cerca de 500 a.C.), os produtos cerâmicos foram evoluindo com o homem 
e, à medida que ele dominava a tecnologia da queima dos combustíveis e dos materiais, esses produtos foram 
se tornando mais e mais sofisticados para atender às necessidades da indústria elétrica, química, siderúrgica, 
ótica e mecânica. Marque a opção que define corretamente um material cerâmico e suas propriedades. 
 
a) São materiais formados de elementos químicos metálicos ligados a átomos não metálicos, cuja estrutura, depois 
de submetida a altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. As cerâmicas são dúcteis. 
b) São materiais formados de elementos químicos metálicos ligados a átomos não metálicos, cuja estrutura, 
depois de submetida a altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. As cerâmicas 
não são dúcteis. 
c) São materiais formados de elementos químicos não metálicos, cuja estrutura, depois de submetida a altas 
temperaturas, apresenta-se parcialmente cristalizada. As cerâmicas apresentam ductibilidade. 
d) São materiais formados de elementos químicos metálicos, cuja estrutura, depois de submetida a altas 
temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. As cerâmicas apresentam plasticidade. 
e) São materiaisformados de elementos químicos metálicos ligados a átomos semicondutores, cuja estrutura, depois 
de submetida a altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. As cerâmicas não são 
dúcteis. 
Resposta: B - Dificuldade: Fácil - Localização do assunto: Unidade 3 do livro texto – (Tópico Propriedades dos metais 
pg.87) - Discussão: São materiais formadas de elementos químicos metálicos ligados a átomos não metálicos, cuja 
estrutura, depois de submetida a altas temperaturas, apresenta-se inteira ou parcialmente cristalizada. As cerâmicas 
não são dúcteis. 
 
 
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9. Os dados do ensaio de tração são repostados na forma do gráfico tensão versus deformação para um metal 
típico, como mostrado na figura a seguir. Marque a opção ERRADA a respeito da análise do gráfico. 
 
 
 
 
a) A tensão no ponto entre o alongamento elástico e a deformação plástica é chamada de limite de escoamento (y). 
b) Uma vez que a tensão em um material tenha ultrapassado o limite de escoamento (ponto M no gráfico), ele 
não mais retornará completamente a sua forma original. Portanto, na engenharia, quando se seleciona um 
material para uma dada aplicação, utiliza-se o dado LRT para saber a tensão suportada pelo material sem 
que haja deformação permanente. 
c) A tensão na maior força aplicada (ponto F) é denominada limite de resistência (r) do material. 
d) Durante os primeiros estágios do ensaio de tração, chamada de região de alongamento elástico (a parte linear da 
curva), o material retorna ao seu comprimento inicial quando a tensão é liberada; nenhum dano permanente na 
amostra. Porém, assim que ocorrer a primeira variação da qual o material não possa mais se recuperar 
complemente, começa a deformação plástica. 
e) Da inclinação da curva tensão-deformação na região elástica extrai-se a constante módulo de elasticidade (E), 
também conhecida de módulo de tração ou módulo de Young. 
Resposta: B 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – (Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: A opção B está errada, pois na verdade uma vez que a tensão em um material tenha ultrapassado o limite 
de escoamento, ele não mais retornará completamente a sua forma original. Portanto, na engenharia, quando se 
seleciona um material para uma dada aplicação, utiliza-se o dado limite de escoamento para saber a tensão suportada 
pelo material sem que haja deformação permanente. 
 
10. Assinale a opção correta a respeito dos materiais da engenharia. 
 
a) Os materiais cerâmicos são predominantemente dúcteis e possuem elevada dureza. 
b) Os polímeros possuem estruturas moleculares pequenas, normalmente compostas por carbono, hidrogênio e 
outros elementos não metálicos. 
c) Os materiais metálicos são compostos por um ou mais elementos exclusivamente metálicos. 
d) Os biomateriais são materiais empregados em componentes implantados no corpo humano e, portanto, podem ser 
constituídos por quaisquer das referidas três classes de materiais, sem restrições. 
e) A meta de projeto de um compósito consiste em se atingir uma combinação de propriedades que não é exibida por 
qualquer material isolado e, também, incorporar as melhores características de cada um dos materiais 
componentes. 
Resposta: C - Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Multidisciplinar. Envolve todas as unidades (1,2,3,4) do livro texto. 
Discussão: Os materiais metálicos são compostos por um ou mais elementos exclusivamente metálicos.