Lista1 engenharia dos materias-Gabarito

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS 
 
ENGENHARIA DOS MATERIAIS 
Professor: Marcus Varanis 
 
 
Lista de EXERCÍCIOS 1 – INTRODUÇÃO – CAPÍTULO 1 
 
1. Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na 
engenharia moderna? 
 
A Ciência e dos Materiais se ocupa da investigação e o estudo dos materiais 
disponíveis, analisando seus potenciais e limitações, como eles se comportam em 
si; também como se comportam em relação ao meio. Hoje há uma preocupação 
bastante grande em relação ao impacto ambiental além de trabalhar determinado 
produto salientando determinadas características dele. É a ciência que estuda a 
composição, estrutura e processamento dos materiais, relacionando-as com as 
suas propriedades e usos. 
 . 
2. Classifique os materiais segundo os seguintes critérios: a) aplicação na 
indústria; b) grau de desenvolvimento tecnológico e c) morfologia. 
 
a) aplicação na indústria: 
Metais: Seus átomos têm os elétrons numa nuvem pairando por cima, isto faz com 
que eles sejam bons condutores de eletricidade e calor. Sendo normalmente 
resistentes e deformáveis. Ex.: latão, cobre e ouro. 
Cerâmicos: São geralmente mal condutores de eletricidade e calor. Resistem a 
maior temperatura que os metais e os polímeros. São frágeis, mas duros. Ex.: 
gres, vidro. 
Polímeros:São geralmente compostos orgânicos e se constituem de moléculas 
bastante grandes de cadeias de carbono. São de baixa densidade e podem ser 
bastante flexíveis.Ex.:plástico,borracha 
Compósitos: combinação de dois ou mais materiais que mantém duas ou mais 
fases fazendo com que estes materiais tenham uma característica distinta do que 
teriam se estivessem expostos em separado. Ex.: fibra de vidro + polímero. 
 
 
b) grau de desenvolvimento tecnológico: 
Naturais: são aqueles que são utilizados conforme encontrados na natureza.Ex.: 
madeiras, pedras, ossos. 
Empíricos:são aqueles que já sofreram um certo grau de transformação mas seus 
processo foram meio que desenvolvidos a partir de fenômenos ocorridos na 
natureza, sem muito estudo do processo em si. Ex.: cerâmica de olarias 
Desenvolvimento científico: aqui já envolve a ciência no desenvolvimento de 
materiais.Ex.: polias, rolamentos, vidrados cerâmicos. 
Projetado: são materiais desenvolvidos com alta tecnologia com fins de produzir 
tais e tais comportamentos. Ex: as peças frontais dos ônibus espaciais que 
suportam melhor o atrito na hora da volta a atmosfera. 
 
c) morfologia: 
Mono-estruturado: material com as mesmas propriedades por todo o material. 
Recobrimento: as propriedades de superfície são diferentes das propriedades no 
interior do objeto. 
Gradiente: são produtos com multicamadas com propriedades diferentes. 
Aleatório: são os compósitos, onde há um reforço de propriedades através de 
incorporação de dois ou materiais que mantém duas os mais fases, sem se 
misturar. 
 
 
3. Cite dois produtos que podem ser classificados como: 
a) monoestruturado; b) recobrimento c) composição aleatória. 
 
a) mono-estruturado: Ex.: cerâmica, polietileno de baixa densidade. 
b) recobrimento: Ex.: metais com banho de outros metais; um aço de sofreu um 
tratamento de uma atmosfera de carbono. 
c) gradiente: Ex.: os “amortecedores” (compósitos de borracha + aço) que o 
pessoal estão colocados nos edifícios de zonas de muitos terremotos; uma parede 
para isolamento acústico onde se tem uma estrutura externa e dentro vai a 
dolomita. 
d) composição aleatória: Ex,:fibra de vidro + polímero;grafite + epóxi. 
 
 
4. Como se interrelacionam estrutura, propriedades, processamento e 
desempenho em serviço de um material? 
 
Formam um triângulo harmônico. As propriedades dependem da estrutura 
cristalina ou não-cristalina dos materiais que por sua vez depende do 
processamento e do material. As propriedades de um material, originam-se em 
sua estrutura interna que por sua vez estão ligadas não apenas aos átomos mas 
também como estes se ligam aos seus vizinhos em cristais, moléculas e 
microestrutura. Diferentes processamentos podem alterar as estruturas internas 
sob diferentes perspectivas originando, por conseguinte, materiais com 
propriedades também distintas. Dependendo do processamento o desempenho 
varia na hora de utilização do material, assim que quando se vai escolher um 
processamento é necessário levar em conta o custo da matéria-prima, custo de 
produção e também as características que se quer do produto acabado. 
O desempenho de um material está relacionado com o seu comportamento 
quando em regime de uso, ou seja, a resposta do material quando exigido em 
condições reais. Muitas vezes um material apresenta ótimas características 
funcionais que o tornariam excelente para determinadas aplicações mas, sob 
testes de uso efetivo, avalia-se debilidades que comprometem seu uso em 
algumas aplicações. Cabe então algum acompanhamento e uma análise de falha 
em um laboratório visando assinalar as causas de uma eventual falha. 
 
 
5. Como se divide e qual o critério no estudo da estrutura de um material? 
 
Divide-se no estudo da estrutura atômica, estrutura cristalina, microestrutura e 
macroestrutura. Este critério está associado ao valor dimensional de cada nível 
estrutural. 
Estrutura atômica: estada o átomo em si, raio atômico e partículas elementares. 
Estrutura cristalina: estuda a estrutura molecular, célula unitária, distância atômica. 
Microestrutura: estuda orientação, distribuição, proporção, tamanho, composição, 
fases, forma. 
Macroestrutura: estuda os acabamentos e a geometria das peças. 
 
 
6. Em que estaria baseada a mudança de propriedades de um mesmo 
material fabricados por diferentes processos? 
 
A mudança de propriedades de um mesmo material fabricados por diferentes 
processos estaria baseada na mudança da estrutura cristalina, por ex.: um metal 
que sofre processo de laminação cria estruturas de discordâncias o que faz com 
que ele se torne mais resistente no entanto se este metal apenas fundido é mais 
dúctil. 
 
 
7. Diferencie propriedades de corpo e de superfície. 
 
As propriedades de superfície são relacionadas ao comportamento dela com meio; 
a resistência ao desgaste, à corrosão, o aspecto dela, relação que tem com o 
meio que está em contato tipo os materiais usados em próteses não podem ter 
reações com o corpo da pessoa. 
As propriedades de corpo são aqueles referentes à resistência mecânica e 
propriedades elétricas, magnéticas e térmicas. 
 
 
8. Diferencie com suas palavras os tipos de materiais quanto às suas 
propriedades (físicas, químicas e mecânicas) típicas. 
 
Segundo suas propriedades típicas, os materiais se dividem em Metálicos 
(geralmente: dúcteis, densidade relativamente alta, baixa resistência a corrosão 
e boa resistência mecânica), Cerâmicos (geralmente: frágeis, densidade 
relativamente média-alta, alta resistência a corrosão e boa resistência 
mecânica), polímeros (geralmente: flexíveis, densidade relativamente baixa, alta 
resistência a corrosão e baixa resistência mecânica) e compósitos (geralmente: 
propriedades médias em relação aos outros materiais, possuem combinações 
de propriedades não encontradas em outros materiais). 
 
 
9. A partir de um material de sua escolha, dê duas aplicações para o mesmo 
e descreva as propriedades de interesse em cada aplicação. 
 
 
Polietileno: bolsas plásticas – não rasgam com tanta facilidade com o papel, 
aguentam mais peso, fácil produção, higiênicas, podem ser produzidas bem finas 
(pouca matéria-prima). 
 Vasos de flor – não necessitam ser processados por processos onerosos 
de queimas cerâmicas, não se rompem com tanta facilidade, existe uma 
abundancia de material reciclável para ser utilizado, o ataque a fungos é menor 
que a cerâmica. 
 
 
10. Quais são os critérios para a seleção de um material para determinada 
aplicação? 
 
Os critérios para a seleçãode um material para determinada aplicação começam 
com a análise do serviço que vai ser submetido o material e as necessidades 
principais de propriedades finais incluindo suas limitações e os processos de 
degradação do material; suas capacidades e custo de processamento, incluindo a 
disponibilidade da matéria-prima; seu comportamento em relação ao meio 
ambiente e a capacidade de ser reciclável.