Exercícios de Ciência dos Materiais

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Ciências dos Materiais
Exercícios Capítulo 1
1 Com que se ocupa a Ciência dos Materiais e qual sua importância na engenharia moderna?
Se ocupa da investigação e estudo de novos e já existentes materiais, desde a análise de sua estrutura até suas possíveis aplicações nos diversos meios. É de grande importância na engenharia moderna, pois possibilita solucionar problemas e/ ou tornar mais eficiente determinado produto.
2 Diferencie conhecimento fenomenológico e enciclopédico.
	O conhecimento enciclopédico refere-se a conhecimentos gerais do nosso dia a dia, dando a liberdade das pessoas terem o seu próprio sentido. O Fenomenológico consiste em mostrar o que é apresentado e esclarecer este fenômeno, o objeto é como o sujeito o percebe. 
3 Classifique os materiais segundo os seguintes critérios: a) aplicação na indústria; b) grau de desenvolvimento tecnológico e c) morfologia.
Aplicação na indústria: Metais, cerâmicos, polímeros e compósitos.
Grau de desenvolvimento tecnológico: naturais, empíricos, desenvolvimento científico e projetados.
Morfologia: Monoestruturados, recobrimentos, gradiente e aleatório.
4 Cite dois produtos que podem ser classificados como: a) monoestruturado; b) recobrimento; c) gradiente e d) composição aleatória.
Monoestruturado: Borracha e grafite.
Gradiente: Caixa de leite e elementos filtrantes.
Composição aleatória: Fibra de vidro e fibra de carbono.
5 Como se inter-relacionam estrutura, propriedades, processamento e desempenho em serviço de um material?
Deve-se levar em consideração o processo de fabricação, estrutura e propriedades do material.
6 Como se divide e qual o critério no estudo da estrutura de um material?
	Divide-se em estrutura atômica, cristalina, macroestrutura e microestrutura. O critério se dá pela ordem de grandeza em metros do material em questão.
7 Em que estaria baseada a mudança de propriedades de um mesmo material fabricados por diferentes processos?
	Estaria baseada nas propriedades mecânicas, físicas e químicas, pois diferentes processos de fabricação geram diferentes microestruturas. Isso porque o mesmo material reage de forma diferente dependendo das características do processo (temperatura, pressão, etc).
8 Diferencie propriedades de corpo e de superfície. 
	Propriedade de corpo é relacionada ao comportamento mecânico, propriedades elétricas e magnéticas, condutividade térmica, etc. Enquanto que propriedade de superfície está para a reatividade com o meio, resistência à corrosão e ao desgaste, biocompatibilidade, efeito decorativo e assim por diante.
9 Compare a microestrutura de um cobre fundido com a de um cobre trefilado.
A fundição é realizada através de um molde no qual é colocado o metal derretido. Durante esse processo podemos encontrar diversos defeitos como rechupe, porosidade, etc. Já o processo de trefilação é um esforço mecânico no metal que reduz bastante a possibilidade de provocarmos algum defeito.
10 Do que depende a escolha de um determinado processo de fabricação?
	Depende do material a ser utilizado e da aplicação/forma que se queira obter.
11 Diferencie com suas palavras os tipos de materiais quanto às suas propriedades (físicas, químicas e mecânicas) típicas.
	Os matérias se diferenciam por sua resistência e facilidades em ações físicas (condutibilidade, ópticas, etc), químicas (corrosão, radioatividade, etc) e mecânicas (tração, flexão, etc).
12.Dê dois exemplos que evidenciam a relação entre estrutura e propriedades dos materiais.
Quadro da bicicleta, pois deve ser um material leve e resistente. 
Próteses humanas, que deve ser um material que permita movimentos naturais sem causar rejeição do organismo.
13 Por que utiliza-se uma alumina translúcida como invólucro de uma lâmpada de sódio?
	Pois diminui a porosidade facilitando a passagem da luz, aumentando assim sua eficiência.
14 A partir de um material de sua escolha, dê duas aplicações para o mesmo e descreva as propriedades de interesse em cada aplicação.
	Polietileno: Pode ser produzido com ele desde embalagens flexíveis até rígidas, conforme o processo de fabricação. Suas propriedades interessantes são o baixo custo, durabilidade e resistência em temperaturas negativas até certo ponto.
15 Como podem se degradar as propriedades dos materiais em serviço? Cite 3 exemplos práticos. 
	Degradam-se com ações do meio, físicas, químicas e mecânicas. Por exemplo: Ferro na chuva; engrenagem sem lubrificação irá desgastar devido ao atrito; materiais plásticos irão de degradar pelos raios UV caso não estejam aditivados.
16 Quais são os critérios para a seleção de um material para determinada aplicação.
1º Caracterizar quais as condições de serviço a que será submetido o material.
2º Determinar as propriedades de interesse e saber qual o desempenho e limitações e restrições no uso dos materiais selecionados.
3º Disponibilidade de matéria-prima e viabilidade técnica em obter a dimensão e forma da peça para seu emprego.
4º Impacto ambiental da produção e reciclabilidade do material após uso.
5º Custo.
17 O que é compromisso entre as propriedades de um material?
	É o fato de o material atender as necessidades sem comprometer a confiabilidade do produto. Por exemplo, um material de alta resistência apresenta uma baixa ductilidade. Por isso é necessário estabelecer este tipo de compromisso.
18 Como a questão ambiental está presente na seleção de um material para determinado emprego.
	É interessante projetar a forma de descarte do produto a ser produzido. Materiais que possam ser reutilizados ou reciclados com certeza são mais atraentes para o Meio Ambiente.
19. Explique o conceito de nanotecnologia e como esta é aplicada aos materiais.
Criada no Japão, a nanotecnologia busca inovar invenções, aprimorando-as e proporcionando uma melhor vida ao homem. Geralmente lida com estruturas com medidas entre 1 a 100 nanômetros em ao menos uma dimensão. Inclui o desenvolvimento de materiais ou componentes e está associada a diversas áreas (como a medicina, eletrônica, ciência da computação, física, química, biologia e engenharia dos materiais) de pesquisa e produção na escala nano (escala atômica). O princípio básico da nanotecnologia é a construção de estruturas e novos materiais a partir dos átomos. É uma área promissora, mas que dá apenas seus primeiros passos, mostrando, contudo, resultados surpreendentes (na produção de semicondutores, Nanocompósitos, Biomateriais, Chips, entre outros). 
Exercícios Capítulo 2
1 Defina número de Avogadro e dê seu valor.
Número de átomos ou moléculas de um g.mol, e corresponde a 6,02 x 10²³ mol -¹
2 Qual a massa em repouso e a carga de um elétron, próton e nêutron? Qual a relação destes valores entre estas partículas?
Elétron: Carga = -1,6 x 10-19C ; Massa =9,11 x 10-28g
Próton: Carga = +1,6 x 10-19C; Massa = 1,67 x 10-24g
Nêutron: Carga= nula; Massa = 1,67 x 10-24g
3 O que é isótopo? E isóbaro?
Isótopo: Nº atômicos iguais e diferentes nº de massas
Isóbaro: Nº de massa iguais e diferentes nº atômicos
4 O que são os números quânticos de um átomo?
Representa os níveis (ou camadas) principais de energia para o elétron, pode ser imaginado como uma camada no espaço onde a probabilidade de encontrar um elétron com valor particular de n é muito alta.
5 Escreva a configuração eletrônica (ex. 1s2, ...) para Be, F, Fe, Co e Ni. Quantos elétrons há no subnível 3d destes três últimos elementos? 
Be: 1s² 2s²
F: 1s² 2s² 2p5
Fe: 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d6 4s² - 6 elétrons no subnível 3d
Co: 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d7 4s² - 7 elétrons no subnível 3d
Ni: 1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 3d8 4s² - 8 elétrons no subnível 3d
6 Caracterize: ligação iônica; ligação covalente e ligação metálica.
Ligação iônica é um tipo de ligação química baseada na atração eletrostática entre dois íons carregados com cargas opostas. Na formação da ligação iônica, um metal doa um elétron, devido a sua baixa eletronegatividade formando um íon positivo ou cátion. Geralmente ligações iônicas se formam entre um metal e um ametal.O átomo do ametal tem uma configuração eletrônica semelhante a de um gás nobre, quase totalmente preenchida de elétrons. Eles têm alta eletronegatividade, e facilmente ganham elétrons formando um íon negativo ou ânion. Os dois ou mais íons logo se atraem devido a forças eletrostáticas. Ligações desse tipo são mais fortes que ligações de hidrogênio, e têm força menor que as ligações covalentes.
A ligação covalente é um tipo de ligação química caracterizada pelo compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma atração mútua entre eles, que mantêm a molécula resultante unida. Normalmente ocorrem entre átomos com eletronegatividades similares e altas (geralmente entre dois não-metais), dos quais remover completamente um elétron requer muita energia.
Ligação metálica ocorre entre dois átomos de metais. Nessa ligação todos os átomos envolvidos perdem elétrons de suas camadas mais externas, que se deslocam mais ou menos livremente entre eles, formando uma nuvem eletrônica (também conhecida como "mar de elétrons").
7 Descreva as ligações conhecidas por forças de van der Waals e por pontes de hidrogênio.
A ligação interatômica mais fraca, isto é, com menor energia de ligação, é a chamada ligação de van der Waals. Ela ocorre entre átomos neutros, átomos de gases nobres (He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn), entre moléculas não-polares e, de forma geral, em todos os líquidos e sólidos. Entretanto, ela somente tem importância quando não existem outros tipos de ligações químicas presentes.
As ligações de van der Waals são mais fracas que as ligações intermoleculares de moléculas polares, como o HCl e , que não formam ligações de hidrogênio. Ligações de tipo van der Waals são, também, mais fracas que as ligações intermoleculares entre uma molécula polar e outra apolar, pois a molécula polar induzirá polaridade na molécula apolar.
A ponte de hidrogênio nada mais é do que uma interação ente átomos de hidrogênio de uma molécula com átomos de oxigênio de outras moléculas (devido à eletronegatividade do oxigênio) de forma que o hidrogênio sirva de "elo" entre os átomos com os quais interage.
8 Compare os tipos de ligações em termos de energia de ligação envolvida.
Ligação Iônica > Ligação Covalente > Ligação Metálica > Ligação de forças de van der Walls.
9 É possível a presença de mais de um tipo de ligação entre átomos? Explique e dê exemplos.
Sim, o mesmo composto pode ter tanto Fração Covalente como Fração Iônica (materiais cerâmicos, materiais polímeros).
10 Explique as forças (e energias envolvidas) entre dois átomos em função da distância interatômica (faça gráficos das relações solicitadas).
Quando energia é fornecida a um material, a vibração térmica faz com que os átomos oscilem próximos ao estado de equilíbrio. Devido a assimetria da curva de energia de ligação x distância interatômica, a distância média entre os átomos aumenta com o aumento da temperatura. Então, quanto mais estreito o mínimo de potencial menor é o coeficiente de expansão térmica do material.
11 Explique que propriedades podem ser definidas pelo gráficos da questão anterior.
Resistência mecânica: aumenta com a força máxima e com a profundidade do poço da curva de energia de ligação.
Pontos de fusão e de ebulição: aumentam com a profundidade do poço da curva de energia de ligação.
Coeficiente de expansão térmica: diminui com a profundidade do poço da curva de energia de ligação.
Módulo de elasticidade: aumenta com a tangente da curva de força de ligação no ponto onde a força é nula, (dFN/dr), para FN=0.
12 Porque materiais com elevado ponto de fusão tem elevado módulo de elasticidade e baixa dilatação térmica?
Tem elevado módulo de elasticidade porque o ângulo formado pelo poço da curva tem valor bem alto. E Quanto maior for a profundidade do poço, menor é a dilatação térmica.
13 A presença de forças de van der Waals modificam o PE e o PF de substâncias que se ligam com o F, O , N. Justifique esta afirmativa.
Quanto maior for a força de atração maior será a coesão entre as moléculas. Isso ocasionará um aumento nos pontos de fusão e ebulição da substância.
Exercícios Capítulo 3
1.Quais são os níveis de ordenação dos átomos em um sólido e como diferem entre si?
CCC (Cúbico de Corpo Centrado), CFC (Cúbico de Face Centrada) e HC (Hexagonal Centrado). Se diferem entre o número e posicionamento do átomos vizinhos.
2.O que se entende por estrutura cristalina de um material?
Um material cristalino é aquele no qual os átomos estão situados em um arranjo que se repete ou que é periódico ao longo de grandes distâncias atômicas, ou seja, é a maneira segundo a qual os átomos, íons ou moléculas estão arranjados espacialmente.
3.O que é a célula unitária de uma rede cristalina.
A ordenação atômica em sólidos cristalinos indica que pequenos grupos de átomos formam um padrão repetitivo. Dessa forma, ao descrever estruturas cristalinas, com frequência torna-se conveniente subdividir a estrutura em pequenas entidades que se repetem, chamadas células unitárias.
4.O que é parâmetro de rede da célula unitária?
A geometria da célula unitária é completamente definida em termos de seis parâmetros: os comprimentos das arestas e os três ângulos entre os eixos. Tais parâmetros também são conhecidos como parâmetros de rede.
5.Faça uma lista de metais com estrutura cristalina de metais CFC, CCC e HC.
6.Qual o número de átomos (ou número de pontos de rede) das células unitárias do sistema cúbico para metais?
7.Determine as relações entre o raio atômico e o parâmetro de rede para o sistema cúbico em metais.
R = raio atômico.
8.Número de coordenação: o que é e do que depende? Quais são os números de coordenação nas células unitárias dos metais?
Número de coordenação corresponde ao número de átomos vizinhos mais próximos. Depende da: 
- Covalência: o número de ligações covalentes que um átomo pode compartilhar; 
- Fator de empacotamento cristalino.
9.O que é fator de empacotamento em uma célula unitária? Calcule o fator de empacotamento para as células cúbicas para metais.
É a fração de volume da célula unitária efetivamente ocupada por átomos, assumindo que os átomos são esferas rígidas.
10.Calcule a densidade do e .
Fe CFC r=0,1269nm
DFeCFC= 8,026 Mg/m3
Fe CCC r=0,1241nm
DFeCCC= 7,883 Mg/m3
11.O que é alotropia? O que é anisotropia?
Alotropia é o nome dado ao fenômeno de um elemento químico existir em dois ou mais arranjos tridimensionais. O exemplo mais comum são as várias formas alotrópicas do carbono (diamante, grafita e fulerenos são as mais conhecidas). Anisotropia é a característica que uma substância possui em que uma certa propriedade física varia com a direção. 
12. Determine os índices:
a) para as direções da Figuras 1:
 
	A
	[2, -2, -1]
	B
	[-1, 0, 1]
	C
	[1, -1, 1]
	D
	[-3,12, -8]
b) os índices de Miller para os planos das Figuras 2: 
	A
	(1, 0, 2)
	B
	(1, 2, 8)
	C
	(0, -1, 4)
Exercícios Imperfeições
1.Que tipo de defeitos podem ocorrer num cristal. Quais são os defeitos pontuais? Descreva-os.
Defeito cristalino é uma irregularidade na rede que possui uma ou mais de suas dimensões da ordem de um diâmetro atômico. Os defeitos pontuais são:
Vacância ou lacunas: Envolve a falta de um átomo.
Auto Intersticial: Átomo que se encontra comprimido em um interstício (pequeno espaço vazio que normalmente não é ocupado).
2.O que são discordâncias e como podem ocorrer?
É um defeito linear ou unidimensional em torno do qual alguns átomos estão desalinhados. A presença deste defeito é a responsável pela deformação, falha e ruptura de dos materiais, podendo ser em aresta, hélice ou mista.
3.Qual o significado do vetor de Burgers? Qual a relação entre a discordância e a direção do vetor de Burgers para cada tipo de discordância?
A magnitude e a direção da distorção da rede cristalina que está associada a uma discordância são expressas em termos de um vetor de Burgers. Os vetores de Burgers são perpendicularespara uma discordância aresta e paralelos para uma discordância espiral. Para uma discordância mista eles não são nem paralelos e nem perpendiculares.
4.Defina grão. O que é contorno de grão. Que tipo defeito é considerado um contorno de grão?
Grão é um cristal. Contorno de grão é o contorno que separa dois pequenos grãos ou cristais que possuem diferentes orientações cristalográficas em materiais policristalinos.
5.Como pode a superfície de um cristal ser considerado um defeito da estrutura cristalina?
Na superfície os átomos não estão completamente ligados como os do interior. Em contato com o ambiente externo eles podem perder certas propriedades resultando em um defeito.
6.O que são defeitos volumétricos?
Estes incluem poros, trincas, inclusões exógenas e outras fases. São normalmente introduzidos durante as etapas do processo de fabricação.
7. Cite algumas propriedades influenciadas diretamente pela presença de defeitos.
Resistência, dureza, transparência, etc.
Exercícios Discordâncias e Mecanismos de Aumento de resistência
1.Considere duas discordâncias aresta de sinais opostos e que possuam planos de escorregamento que são separados por várias distâncias atômicas, como indicado no diagrama. Descreva sucintamente o defeito resultante quando estas discordâncias ficam alinhadas uma com a outra.
 
Quando duas discordâncias em cunha estão alinhadas, uma região planar de vacâncias irá existir entre elas.
Vacâncias que se estendem entrando e saindo do plano da página. 
2.É possível para duas discordâncias espirais com sinais opostos se aniquilarem mutuamente?
É possível que duas discordâncias espirais com sinais opostos se aniquilarem mutuamente se suas linhas de discordância forem paralelas.
3.Para cada uma das discordâncias: aresta, espiral e mista, cite as relações entre a direção da tensão de cisalhamento aplicada e a direção do movimento da linha da discordância.
Na discordância aresta (a), a linha da discordância se move na direção da tensão de cisalhamento; Na discordância espiral (b), o movimento da linha da discordância é perpendicular à direção da tensão.
4.Defina um sistema de escorregamento.
É o conjunto de planos e de direções preferenciais por onde as discordâncias se movem são chamados de planos e direções de escorregamento. 
6.Quais as principais diferenças entre a deformação por maclação e por escorregamento?
Na maclação há uma reorientação a partir do plano da macla. No escorregamento a orientação cristalográfica acima e abaixo do plano de escorregamento é a mesma tanto antes quanto depois.
As maclas de deformação ocorrem em condições onde o escorregamento está restringido; em metais com estruturas CCC e HC, em baixas temperaturas e sob cargas impacto.
A quantidade de deformação plástica obtida por maclação é pequena quando comparada com o escorregamento.
Contudo, as reorientações cristalográficas que acompanham o processo são de grande importância; podem colocar novos sistemas de escorregamento em orientações favoráveis ao eixo de tensão.
7.Explique sucintamente porque os contornos de grão de baixo ângulo não tão são efetivos na interferência com o processo de escorregamento quanto os contornos de alto ângulo?
Em baixo ângulo a continuação é pequena, o ângulo varia pouco, e no alto ângulo varia muito, um contorno de grão é uma barreira para o escoamento, se for de alto ângulo ele tem que mudar muito em relação ao de baixo ângulo, por isso o de alto ângulo ele muda de forma mais pronunciada o escorregamento que vinha sendo feita.
8. Indique a localização na vizinhança de uma discordância aresta onde seria esperado que um átomo de impureza intersticial se posicionasse. Explique, em termos de deformação de rede, porque ele está nessa posição.
O raio do átomo intersticial é bem menor que do solvente, as impurezas vão tender a se difundir no material de uma discordância aresta, porque as impurezas cada uma por seu motivo introduz uma deformação, quando elas vão se aproximar, a uma redução dessa deformação total. Ela deforma a estrutura cristalina assim como os átomos de impurezas, o intersticial está comprimindo o resto da rede, podendo causar uma deformação nela.
9. Qual a ductilidade aproximada (%AL) de um latão que possui um limite de escoamento de 345 MPa?
Aproximadamente 24% de escoamento de acordo com o gráfico.
Exercícios Capítulo 4
1. Considere o diagrama de fases açúcar-água:
(a) Qual é a quantidade de açúcar que será dissolvida em 1000 g de água a 80ºC? (b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20º, parte do açúcar irá precipitar como um sólido.Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p) a 20ºC?(c) Qual é a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução com o resfriamento até 20ºC?
De acordo com o limite de solubilidade a 80ºC, a máxima concentração de açúcar é ~74%p. Usando a equação:
 
(b) Se a solução líquida saturada da parte (a) for resfriada até 20º, parte do açúcar irá precipitar como um sólido. Qual será a composição da solução líquida saturada (em %p) a 20ºC?
A 20ºC o limite de solubilidade (ou concentração de açúcar) será de ~ 64%p.
(c) Qual é a quantidade de açúcar sólido que irá sair da solução com o resfriamento até 20ºC?
A massa de açúcar na solução saturada a 20ºC pode ser calculada com a equação:
 
Subtraindo da concentração anterior, tem-se a quantidade que precipitou com o resfriamento que é:
2. A 100ºC, qual é a solubilidade máxima (a) do Pb no Sn? (b) do Sn no Pb?
(a) A solubilidade máxima do Pb no Sn a 100ºC corresponde a posição da divisão das fases β - (α + β), ou ~2%p de Pb.
(b) A solubilidade máxima do Sn no Pb a 100ºC corresponde a posição da divisão das fases α - (α + β), ou ~5%p de Sn.
3. Cite três variáveis que determinam a microestrutura de uma liga.
Os elementos de liga presentes, suas concentrações e tratamento térmico.
4. Qual é a condição termodinâmica que deve ser atendida para que exista um estado de equilíbrio?
Pressão, temperatura e composição.
5. Considere uma amostra de gelo que está a -15ºC e sob uma pressão de 10 atm. Usando o diagrama de fases pressão temperatura para a H2O, determine a pressão à qual se deve elevar ou reduzir a amostra para fazer com que ela: 
(a) se funda
(b) se sublime.
(a) Para que ocorra a fusão pela mudança de pressão é necessário passar de 10 para ~1000 atm.
(b) Para que ocorra a sublimação pela mudança de pressão é necessário passar de 10 para ~0,003 atm.
6. A uma pressão de 0,1 atm, determine (a) a temperatura de fusão para o gelo e (b) a temperatura de ebulição para a água.
a) Temperatura de fusão = 0°C
b) Temperatura de ebulição aproximadamente de 70°C.
7. Uma liga magnésio-chumbo com massa de 7,5 kg consiste em uma fase = sólida com uma composição apenas ligeiramente menor do que o limite de solubilidade a 300ºC. Qual é a massa de chumbo nessa liga?
 Para calcular a massa de Pb na fase α da liga Pb-Mg de 7,5 kg a 300ºC observa-se no diagrama o limite de solubilidade da fase α a 300ºC corresponde a divisa de fases onde a composição é de ~17%p Pb. Portanto, a massa de Pb na liga é de (0,17)(7,5 Kg) = 1,3 Kg.
8. Uma liga contendo 65%p Ni-35%p Cu é aquecida até uma temperatura dentro da região das fases = + líquida. Se a composição da fase = é de 70%p Ni, determine:
(a) A temperatura da liga.
(b) A composição da fase líquida.
(c) As frações mássicas de ambas as fases.
(a) Para determinar a temperatura da liga 65%p Ni-35%p Cu onde as fases α e L estão presentes, com composição da fase α de 70%p Ni, precisa-se construir uma linha de amarração através da região α + L até a linha solidus a 70%p Ni. Isso é possível a ~1340ºC.
(b) a composição da fase líquida a essa temperatura é determinada pela intercessão da mesma linha de amarração com a linha liquidus, que corresponde a ~59%p Ni.
(c) a fração mássica das duas fases é determinada pela regra da alavanca:
Exercícios Capítulo 5
Propriedades Mecânicas1. Observe o gráfico tensão x deformação abaixo. Cada uma das curvas representa o comportamento característico de cada classe de materiais.
(a)Qual destas curvas representa o comportamento de um material quebradiço? Curva 01.
(b) Se, para um determinado projeto, deve-se selecionar um material flexível, qual grupo deveria ser escolhido? Curva 04.
(c) Para o projeto de um componente que necessite de elevada resistência mecânica e que não seja quebradiço, qual destes grupos deve ser escolhido? Curva 03.
(d) Qual desses grupos apresenta o limite de resistência à tração mais elevado? Curva 02.
(e) Indique, para a curva 2, as regiões correspondentes à deformação plástica, elástica, à tensão de escoamento e o ponto de ruptura do material.
A = elástica
B = escoamento
C = plástica
D= ponto de ruptura
2. Considerando as afirmações abaixo, marque a alternativa correta:
I – A fratura frágil é preferida, pois assim nota-se quando o produto está prestes a quebrar. (F)
II – No projeto de um produto procura-se utilizar como o maior esforço admissível um valor abaixo do limite elástico do material utilizado. (V)
III – Os materiais apresentam os mesmos valores de resistência à tração e à compressão. (F)
 (X) apenas a II está correta
3. Diga o nome da propriedade:
(a) Materiais com altos valores experimentam grande deformação plástica antes de se romper.
Ductilidade.
(b) Propriedade importante quando se deseja um produto que seja resistente ao desgaste.
Dureza.
(c) Corresponde a rigidez dos materiais.
Módulo de elasticidade.
(d) Propriedade fundamental para um material selecionado no projeto de um produto de baixo peso.
Densidade.
(e) Energia absorvida na deformação plástica.
Tenacidade.
4. A figura abaixo apresenta um mapa de seleção de materiais relacionando as propriedades resistência à tração e densidade de diferentes grupos de materiais.
(a) Qual, dentre esse grupo de materiais, apresenta os maiores valores de resistência mecânica?
Cerâmicas de engenharia.
(b) Para um determinado projeto, necessita-se de um material com elevada resistência à tração e baixa densidade. Dentre esses grupos de materiais, qual você selecionaria? Por quê?
Escolheria algum compósito, pois entre os metais e as madeiras é o que fica mais em equilíbrio entre as propriedades exigidas.
Propriedades Térmicas e Elétricas
1. Ao tirar a mesa do almoço, alguém empilhou os copos; dois deles não “quiseram” se “desgrudar”. João sugeriu colocar água quente no copo de dentro e Maria sugeriu colocar os dois em um recipiente com água quente (de forma que somente o de fora ficasse em contato com a água). Qual dos dois acertou na solução do problema e por quê?
Ao colocar o vidro em contato com a água quente, ele se dilata, como ocorre
praticamente com qualquer no material. Sendo o vidro um mau condutor de calor, se
despejássemos água quente no copo de dentro, apenas ele se dilataria e dificultaria ainda mais a separação. Colocando-se somente o copo de fora em contato com a água quente, este aqueceria primeiro e se dilataria. Assim, seria mais fácil separá-los. Portanto, a melhor sugestão para facilitar a separação dos copos é a de Maria.
2. Por qual razão se deixa um espaçamento entre alguns materiais de construção, por exemplo, entre azulejos.
Pois devido a diversos fatores como a temperatura, esses materiais podem sofrem deformações causando trincas ou outros defeitos.
3. O que é e qual a importância do calor específico dos materiais? Explique comparando diferentes materiais que podem ser usados para um produto.
É quantidade de calor necessário para elevar 1ºC a temperatura de 1g de algum material. É um dado importante no projeto de um novo produto, como por exemplo a água leva mais tempo para aquecer que o ferro.
4. Dê exemplos de materiais bons condutores térmicos e cite aplicações onde os mesmos são selecionados com bases nessa propriedade.
Cobre e alumínio onde são utilizados como dissipadores em processadores de computador ou amplificadores de áudio.
5. Em projetos onde é necessário isolar termicamente algum componente são empregados os materiais isolantes térmicos. Cite aplicações onde os mesmos são usados com bases nessa propriedade.
Luvas que são utilizadas para pegar recipientes quentes; cabos de panela e isopor.
6. Existe diferença entre a resistividade elétrica e a rigidez dielétrica? Por que?
Sim. Rigidez dielétrica indica qual a capacidade de isolamento do material, sendo medida pela tensão elétrica (em V/mm) que o material pode suportar sem que ocorra a perda de suas propriedades isolantes.
E a resistividade elétrica é uma medida da oposição de um material ao fluxo de corrente elétrica. Quanto menor a resitividade elétrica, mais facilmente o material permite a passagem da corrente elétrica.
7. O que são materiais supercondutores e quais possíveis aplicações práticas?
Supercondutividade é um fenômeno observado em diversos metais e materiais cerâmicos. Apresentam resistividade nula, quando resfriado abaixo de certa temperatura crítica. Aplicações: construção de bobinas com fios supercondutores, que possibilitam gerar campos magnéticos intensos.
Propriedades Magnéticas e Óticas
1.Materiais com comportamento magnético mole conseguem ser magnetizados e desmagnetizados com facilidade. Já os materiais magnéticos duros possuem uma alta resistência a magnetização. De alguns exemplos de produtos que utilizam componentes feitos com materiais magnéticos moles e duros.
Materiais magnéticos duros: Imãs de geladeira, de alto falantes etc.
Materiais magnéticos moles: Fitas VHS, K7, disquetes, etc.
2. Ferro, cobalto e níquel são exemplos de materiais fortemente atraídos por um ímã forte. Como é chamado este tipo de comportamento magnético?
Ferromagnético.
3. Alumínio e platina são exemplos de substâncias ligeiramente atraídas por um ímã forte. Como é chamado este tipo de comportamento magnético?
Paramagnético.
4. Cite três maneiras pelas quais podem ser feitos imas artificiais usando materiais ferromagnéticos.
Podem ser criados utilizando materiais ferromagnéticos: por contato, atrito ou corrente elétrica.
5. Como se chamam os meios que permitem a propagação da luz, possibilitando ver os objetos com nitidez, os que não permitem, e os meios onde a propagação é parcial?
Os que permitem a propagação de luz chamam-se transparentes, os que não permitem chamam-se opacos, e os que permitem parcialmente chamam-se semi-translúcidos.
6. Quais são os fenômenos que ocorrem quando a luz incide em uma superfície de separação de dois meios quaisquer e:
(a). Uma parte volta para o meio de onde veio.
Reflexão.
(b). Uma parte penetra o segundo meio.
Refração.
7. Do que depende a refletância dos materiais e como ela é classificada?
O grau de refletância depende dos índices de refração de ambos os meios, bem como do ângulo de incidência. Ela é classificada como superfosco, fosco, semibrilhoso, brilhoso e espelhado.
8. As fibras óticas funcionam permitindo que um feixe de luz percorra a fibra por meio de reflexões sucessivas. Quais materiais costumam ser usados nas mesmas e o que é importante nos mesmos?
São filamentos de sílica com pureza extremamente alta livres de defeitos que possam absorver, dispersar, e atenuar os feixes de luz transmitida. São usadas em telecomunicações (principalmente internet) em substituição aos fios de cobre e também na medicina (endoscopia)