CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS AV2 2016.1A GABARITO LUCAS

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GRADUAÇÃO EAD 
GABARITO 
 16/04/2016 AV2 2016.1A 
 
CURSO 
DISCIPLINA CIÊNCIA E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS 
PROFESSOR(A) RÔMULO MARTINS 
TURMA DATA DA PROVA 
ALUNO(A) 
 
MATRÍCULA POLO 
 
 
 
GABARITO OBRIGATÓRIO 
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
A A C A B B C E D B 
 
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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DISCIPLINA: CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DOS MATERIAIS PROFESSOR (a): RÔMULO MARTINS 
 
 
1. As propriedades dos materiais dependem dos 
átomos presentes, das ligações entre os átomos e 
do arranjo tridimensional de átomos no material. 
Os tipos de átomos e seus arranjos ajudam a 
classificar os materiais como polímero, metal, 
cerâmico e compósito. Marque a opção que indica 
corretamente a classificação dos materiais abaixo. 
 
I – Fibras de vidro + polímero 
II – NaCl 
III – Folha de alumínio 
IV – Teflon 
V - Tijolo 
 
a) I – compósito; II – cerâmico; III – metal; IV – 
polímero; V – cerâmico. 
b) I – cerâmico; II – cerâmico; III – metal; IV – polímero; 
V – cerâmico. 
c) I – compósito; II – compósito; III – metal; IV – 
polímero; V – cerâmico. 
d) I – compósito; II – cerâmico; III – metal; IV – 
compósito; V – cerâmico. 
e) I – compósito; II – cerâmico; III – metal; IV – metal; V 
– cerâmico. 
Resposta: A 
Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – 
(classificação dos materiais pg.16-17) 
Discussão: Os materiais são classificados de acordo 
com a natureza química das ligações. Materiais 
metálicos são compostos por elementos metálicos, 
poliméricos por ligações covalentes entre elementos 
não metálicos; materiais cerâmicos são formados por 
ligações iônicas entre elementos metal e não metal; e 
os materiais compósitos são formados por duas ou 
mais classes de materiais distintos. Portanto, a opção 
correta é I – compósito; II – cerâmico; III – metal; IV – 
polímero; V – cerâmico. 
 
2. A estrutura física dos materiais sólidos, com 
importância para a Engenharia, depende 
principalmente do arranjo dos átomos, íons ou 
moléculas que os constituem e das forças de 
ligação entre eles. Calcule o número de átomos 
equivalentes e o fator de empacotamento atômico 
para a célula unitária abaixo. Dados: NA (Número 
de Avogadro) = 6,023 x 1023 átomos/mol 
 
 
 
a) Apresenta 4 átomos por célula e fator de 
empacotamento (FEA) de 0,74. 
b) Apresenta 2 átomos por célula e fator de 
empacotamento (FEA) de 0,68. 
c) Apresenta 4 átomos por célula e fator de 
empacotamento (FEA) de 0,68. 
d) Apresenta 10 átomos por célula e fator de 
empacotamento (FEA) de 0,68. 
e) Apresenta 10 átomos por célula e fator de 
empacotamento (FEA) de 0,74. 
Resposta: A 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – 
(célula unitária pg.23-26) 
Discussão: A célula unitária possui estrutura cristalina 
Cúbica de Face Centrada (CFC); apresenta 4 átomos 
por célula e fator de empacotamento (FEA) de 0,74. 
RELAÇÃO ENTRE RAIO ATÔMICO (R) E 
PARÂMETRO DE REDE (a) PARA O SITEMA CFC: 
a2 + a2 = (4R)2 
2 a2 = 16 R2 
a = 2R√2 
 
FATOR DE EMPACOTAMENTO ATÔMICO PARA 
CFC: 
Fator de empacotamento = Número de átomos X 
Volume dos átomos 
Volume da célula unitária 
Vol. dos átomos=Vol. Esfera= 4piR3/3 
Vol. da célula=Vol. Cubo = a3 
Fator de empacotamento = 4 X 4piR3/3 
 (2R (2)1/2)3 
Fator de empacotamento = 16/3piR3 
 16 R3(2)1/2 
Fator de empacotamento = 0,74 
 
 
3. As propriedades de alguns materiais são 
profundamente influenciadas pela presença de 
imperfeições na estrutura cristalina. 
Consequentemente, é importante ter um 
conhecimento sobre os tipos de imperfeições que 
existem e sobre os papéis que elas desempenham 
ao afetar o comportamento dos materiais. Marque a 
opção que indica corretamente por que a presença 
de impurezas ou a adição de elementos de liga não 
diminui o número de lacunas em um material 
metálico? 
 
 
 
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a) Porque a relação NÚMERO DE 
LACUNAS/NÚMERO TOTAL DE ÁTOMOS se altera se 
um átomo ocupar uma lacuna. 
b) Porque a relação NÚMERO DE 
LACUNAS/NÚMERO TOTAL DE ÁTOMOS não se 
altera se um átomo ocupar uma lacuna, pois, o material 
não produz uma nova fração de equilíbrio. 
c) Porque a relação NÚMERO DE 
LACUNAS/NÚMERO TOTAL DE ÁTOMOS não se 
altera se um átomo ocupar uma lacuna, pois, o 
material produz uma nova fração de equilíbrio. 
d) Porque a relação NÚMERO DE 
LACUNAS/NÚMERO TOTAL DE ÁTOMOS é alterada 
se um átomo ocupar uma lacuna, pois, o material não 
produz uma nova fração de equilíbrio. 
e) Todas as opções são falsas. 
Resposta: C 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 1 do livro texto – 
(Tópico Desordem atômica dos materiais pg.33) 
Discussão: Defeito tipo impureza é mais comumente 
encontrado em estruturas cristalinas com baixo fator de 
empacotamento atômico (FEA). 
 
4. Uma das razões pelas quais o conhecimento e a 
compreensão dos diagramas de fases são 
importantes para o engenheiro está relacionada ao 
projeto e ao controle dos procedimentos utilizados 
em tratamentos térmicos, por exemplo. Considere o 
diagrama da figura abaixo de uma liga com 70% de 
Ni e 30% de Cu e marque a opção correta que 
indica a(s) fase(s) presente(s) na temperatura 1400 
ºC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 100% L 
b) S + α 
c) L + α 
d) L + ω 
e) Solução sólida α 
Resposta: A 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – 
(Tópico Diagrama Fe-C pg.55) 
Discussão: No ponto determinado existe apenas 100% 
fase sólida alfa. 
 
5. É obrigação dos engenheiros compreender como 
as várias propriedades mecânicas são medidas e o 
que essas propriedades representam. Portanto, 
calcule o alongamento sofrido (A) pelo corpo de 
prova com comprimento inicial de 20 mm, sabendo-
se que após a realização do ensaio de tração o 
corpo de prova passou a ter comprimento de 25 
mm. 
 
a) 50% 
b) 25% 
c) 37,05% 
d) 47,05% 
e) 57% 
Resposta: B 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – 
(Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: 
∆l = lf-lo/lo 
∆l = 25 mm – 20mm / 20mm 
∆l = 0,25 x 100% = 25% 
 
 
6. Uma estrutura de construção de seção quadrada 
com 25 mm de lado está submetida a um esforço 
de tração igual a 5000 N e comprimento l = 1,6m. 
Determine a tensão (T) aplicada à estrutura em 
unidade de MPa e a deformação sofrida (εεεε). Dado: 
constante de elasticidade do material (E) = 200.000 
MPa. 
 
 
 
 
a) T = 22,22 MPa; ε = 0,0177% 
b) T = 8 MPA; εεεε = 0,004% 
c) T = 16 MPa; ε = 0,008% 
d) T = 11,25 MPa; ε = 0,00011% 
e) T = 22,22 MPa; ε = 0,00177% 
 
 
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Resposta: B 
Dificuldade: Difícil 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto –(Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: 
Cálculo da tensão (T ou σ): 
σ = F/A 
A quadrado = a2 = (0,025 m)2 = 0,000625m2 
σ = 0,005MPA /0,000625m2 
σ = 8 MPa 
Cálculo da deformação (ε): 
ε = ∆l / l0 
∆l / 1,6m = 8 MPa/200.000 MPa 
∆l= 0,00004 x 100% = 0,004% 
 
7. Uma carga axial de 40 kN é aplicada a uma 
coluna curta de madeira suportada por uma base 
de concreto em solo estável. Determine o tamanho 
da base para a qual a tensão de contato média no 
solo seja de 145kPa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) 1050,44mm 
b) 213,11mm 
c) 525,22mm 
d) 1213,44mm 
e) 25,22mm 
Resposta: C 
Dificuldade: Difícil 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – 
(Tópico Propriedades dos metais pg.88) 
Discussão: 
Como se conhece a tensão e a força e está pedido 
para definir a área quadrada de lado b. Neste caso, a 
força é igual a P = 40.000N e a tensão é igual a 145 
kPa, ou seja, a tensão é igual a 0,145 MPa (de Kilo 
para Mega, tem-se que dividir por 1000); 
 
Daí, . Encontra-se que A = 
275862,07 mm2 
 
 
 
Essa é a área quadrada. Logo, o lado “b” será igual à 
raiz quadrada de A, já que A = b2 
 
Assim, b = 525,22mm 
 
8. Uma carga axial de 40 kN é aplicada a uma 
coluna (120mm x 100 mm) curta de madeira 
suportada por uma base de concreto em solo 
estável. Determine a tensão de contato máxima na 
base de concreto. 
 
a) 2,32 MPa 
b) 1,33 MPa 
c) 4,44 MPa 
d) 2,22 MPa 
e) 3,33 MPa 
Resposta: E 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 2 do livro texto – 
(Tópico Propriedades dos metais pg.87) 
Discussão: 
Esta é uma simples questão de tensão, em que se 
calcula força dividida pela área. 
Assim, a tensão será 
Onde P = 40 kN = 40.000 N e A é a área de contato 
com a base, ou seja A = 100mm x 120mm 
Logo A = 12000 mm2 
Daí, a tensão será o que dá 
 
 
 
9. Na categoria dos compósitos com partículas 
grandes, o concreto é um material em destaque. 
Encontram-se, nessa categoria: concreto de 
cimento Portland, concreto armado e concreto 
protendido. Marque a opção correta a respeito do 
concreto armado. 
 
a) O concreto armado é um importante material na 
construção civil constituído por areia, brita e a pasta de 
cimento. 
b) No concreto armado, tensões residuais de 
compressão são introduzidas e para fraturar esse tipo 
de material é necessária uma tensão de tração que 
exceda a tensão pré-compressiva. 
c) Por apresentar um coeficiente de expansão térmica 
muito diferente do concreto, o aço é um material 
adequado para o reforço no concreto armado. 
d) Vergalhões, arames, barras ou malhas de aço 
são inseridos no interior do concreto de cimento 
Portland, fresco e não curado, para produção do 
concreto armado. Assim, ele suporta maiores 
 
 
 
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tensões de tração, compressão e cisalhamento, 
ainda com a ocorrência de trincas. 
e) O concreto armado é geralmente reforçado com 
fibras poliméricas de alto desempenho. Assim, ele 
suporta maiores tensões de tração, compressão e 
cisalhamento, ainda com a ocorrência de trincas. 
Resposta: D 
Dificuldade: Fácil 
Localização do assunto: Unidade 4 do livro texto – 
(Tópico Materiais Compósitos pg.156) 
Discussão: Vergalhões, arames, barras ou malhas de 
aço são inseridos no interior do concreto de cimento 
Portland, fresco e não curado, para produção do 
concreto armado. Assim, ele suporta maiores tensões 
de tração, compressão e cisalhamento, ainda com a 
ocorrência de trincas. 
 
10. Marque a opção ERRADA sobre questões 
econômicas, ambientais e/ou sociais na ciência e 
engenharia de materiais. 
 
a) Para minimizar os custos de um produto, os 
engenheiros de materiais devem levar em 
consideração o projeto do componente, os materiais 
usados e os processos de fabricação. 
b) O ciclo dos materiais consiste nos estágios (em 
ordem): aplicação e descarte, extração, 
síntese/processamento, projeto/fabricação do 
produto. 
c) A reciclagem de produtos usados e a implantação de 
um projeto verde reduzem alguns dos problemas 
ambientais como, por exemplo, poluição e danos 
ecológicos. 
d) Entre as ligas metálicas, existem vários graus de 
reciclabilidade e biodegrabilidade (isto é, 
suscetibilidade à corrosão). Alguns metais são tóxicos 
e, portanto, não são descartáveis. 
e) Os recipientes de vidros são tão bem conhecidos 
para reciclagem quanto as latas de alumínio. O uso do 
vidro reciclado resulta em taxas de produção mais altas 
e menor emissão de poluentes. 
Resposta: B 
Dificuldade: Médio 
Localização do assunto: Unidade 4 do livro texto – 
(Tópico Questões econômicas, ambientais e sociais na 
ciência e engenharia de materiais, pg.176) 
Discussão: O ciclo dos materiais consiste nos estágios 
(em ordem) de extração, síntese/processamento, 
projeto/fabricação do produto e aplicação e descarte.