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Lista PF CM v2014

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PETRÓPOLIS 
- Centro de Engenharia e Computação - Ciências de Materiais - 
Lista de Exercícios da PF - Valor = 1,0 ptos - Data de entrega: Dia da prova 
– Utilize apenas uma folha de rosto com seu nome e turma. – Dispense a capa dura.- 
- Só serão considerados trabalhos com respostas manuscritas. – O enunciado pode estar digitalizado. 
- Na prova não será permitido consulta à trabalho impresso ou xerocado. - 
Problemas referentes ao item 7 (Cap 12/Charpter 13) 
01.PF (12.9 – Modificado) Monte uma tabela: (a) Na primeira coluna liste as quatro 
classificações dos aços. (b) Para cada uma dessas classificações, descreva sucintamente as suas 
propriedades em uma coluna e suas aplicações típicas em outra coluna. 
02PF (12.10) (a) Cite três razões devido as quais as ligas ferrosas são usadas tão 
amplamente, (b) Cite três características das ligas ferrosas que limitam a sua utilização. 
03PF (12.11) Explique sucintamente por que os aços inoxidáveis ferríticos e austeníticos não 
podem ser tratados termicamente. 
04PF (12.12) Qual é a função dos elementos de liga nos aços-ferramenta? 
05PF (12.15 - Modificado) Monte uma tabela onde as linhas são: ferros fundidos cinzento 
e ferro fundido maleável a as colunas são: (a) composição e tratamento térmico, (b) 
microestrutura, e (c) características mecânicas. 
06PF (12.17) Compare os ferros fundidos branco e nodular em relação a (a) composição e 
tratamento térmico, (b) microestrutura e (c) características mecânicas. 
07PF (12.19 - Modificado) Qual a diferença principal entre ligas não ferrosas forjadas e as 
ligas não ferrosas fundidas? 
08PF (12.20) Qual é a diferença principal entre um latão e um bronze? 
09PF (12. 23 - Modificado) Qual a diferença principal entre ligas de alumínio que podem 
ser tratadas termicamente das ligas que não podem ser tratadas termicamente? 
10PF (12.24- Modificado) Monte uma tabela relacionando as propriedades que 
distinguem as ligas, suas limitações, e suas principais aplicações para os seguintes grupos de 
ligas: ligas de titânio, metais refratários, superligas e metais nobres. 
Problemas referentes ao item 8 (Cap 14/Charpter 13) 
11PF (14.1) Cite duas características desejáveis para os vidros. 
12PF (14.3) Qual a distinção entre temperatura de transição vítrea e a temperatura de 
fusão? 
13PF (14.5) Compare as temperaturas nas quais os vidros dos tipos cal de soda, 
borossilicato, 96% sílica, e sílica fundida podem ser recozidos. 
14PF (14.6) Compare os pontos de amolecimento para os vidros dos tipos 96% sílica, 
borossilicato e cal de soda. 
15PF (14.9) (a) Explique por que são introduzidas tensões térmicas residuais em uma peça 
de vidro quando esta é resfriada. 
(b) São introduzidas tensões térmicas em um processo de aquecimento? Dizer por que sim ou 
por que não. 
(c) Como a espessura de uma peça de vidro afeta a magnitude das tensões térmicas? Por quê? 
16PF (14.10) Os vidros de borossilicato e a sílica fundida são resistentes a choques térmicos. 
Por que isto? 
17PF (14.13) (a) O que é devitrificação? 
(b) Cite duas propriedades que podem ser melhoradas através de um processo de 
devitrificação e duas que podem ser prejudicadas. 
18PF (14.16) De um ponto de vista molecular, explique sucintamente o mecanismo segundo 
o qual os minerais argilosos se tornam hidroplásticos quando se adiciona água ao meio. 
19PF (14.17) Peças cerâmicas grossas são mais suscetíveis a trinca quando submetidas a um 
processo de secagem do que as peças mais finas. Por que isto acontece? 
20PF (14.18) Explique por que uma argila, uma vez cozida a uma temperatura elevada, 
perde a sua hidroplasticidade. 
21PF (14.19) (a) Quais são os três componentes principais de uma cerâmica do tipo louça 
branca, tal como a porcelana? (b) Qual o papel que cada um desses componentes desem 
penha nos procedimentos de conformação e cozimento? 
22PF (14.23) Para os materiais cerâmicos refratários, cite três de características que são 
melhoradas e duas de suas características que são afetadas de maneira negativa pelo aumento 
da porosidade. 
23PF (14.29) Compare a maneira segundo o qual o agregado de partículas fica colado entre 
si em misturas à base de argila durante um processo de cozimento e em cimentos durante a 
pega. 
24PF (14.30) Explique porque é importante moer o cimento na forma de partículas finas. 
Problemas referentes ao item 9 (Cap 16/Charpter 13). 
25PF (16.18) Faça comparações entre os polímeros termoplásticos e os polímeros 
termofixos (a) em termos das características mecânicas quando estes são aquecidos, e (b) de 
acordo com possíveis estruturas moleculares. 
26PF (16.21) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenômeno da 
viscoelasticidade. 
27PF (16.37) Compare as técnicas de moldagem por compressão, injeção e transferência, 
que são usadas para conformar materiais plásticos. 
28PF (16.42) Deseja-se que um dado componente de borracha em sua forma final seja 
vulcanizado. A vulcanização deve ser realizada antes ou depois da operação de conformação? 
Por quê? 
29PF (16.43) Cite as duas características moleculares que são essenciais para os 
elastômeros. 
30PF (16.48) Explique sucintamente a diferença na química molecular entre os polímeros de 
silicone e outros materiais poliméricos. 
31PF (16.49) Os polímeros de silicone podem ser preparados para existirem na forma de 
líquidos à temperatura ambiente. Cite diferenças na estrutura molecular entre eles e os 
elastômeros à base de silicone. 
32PF (16.51) Liste duas características importantes para os polímeros que devem ser 
utilizados em aplicações como fibra. 
33PF (16.52) Cite cinco características importantes para polímeros que devem ser utilizados 
em aplicações como filmes (películas) finos. 
34PF (16.53) Qual dos seguintes filmes (películas) finos de polietileno teria as melhores 
características mecânicas: (1) conformado por insuflação, ou (2) conformado por extrusão e 
depois laminado? Por quê? 
Problemas referentes ao item 10 (Cap 17/Charpter 15). 
35PF (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. 
36PF (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. 
37PF (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. 
38PF (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. 
39PF (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. 
40PF (17.12) Dizer se é possível produzir um compósito com matriz epóxi e fibras aramidas 
contínuas e orientadas que possua módulos de elasticidadelongitudinal 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). 
41PF (17.24) (a) Liste quatro razões pelas quais as fibras de vidro são 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? 
Problemas referentes ao item 11 (Cap 19/Charpter 13). 
42PF (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? 
43PF (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. 
44PF (19.62) Explique sucintamente porque o comportamento ferroelétrico do BaTiO3 cessa 
acima da sua temperatura Curie ferroelétrica. 
45PF (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? 
Problemas referentes ao item 12 (Cap 21/Charpter 18). 
46PF (21.12) Cite as principais semelhanças e diferenças entre os materiais ferromagnéticos 
e ferrimagnéticos. 
47PF (21.18) Explique por que repetidas quedas de um ímã permanente sobre o chão irão 
fazer com que ele se torne desmagnetizado. 
48PF (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. 
49PF (21.34 Modificado) Cite as diferrenças entre os supercondutores do tipo I e do tipo 
II, descrevendo sucintamente o efeito Meissner. 
Problemas referentes ao item 13 (Cap 20/Charpter 17). 
50PF (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. 
51PF (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. 
52PF (20.18) (a) A condutividade térmica de uma amostra de um 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? 
53PF (20.27) (a) Explique sucintamente por que podem ser introduzidas tensões térmicas 
em uma estrutura pelo seu aquecimento e resfriamento rápido. (b) Para o resfriamento, qual é 
a natureza das tensões superficiais? (c) Para o aquecimento, qual é a natureza das tensões 
superficiais? (d) Para um material cerâmico, é mais provável a ocorrência de um choque 
térmico em um aquecimento rápido ou em um resfriamento rápido? Por que? 
Problemas referentes ao item 14 (Cap 22/Charpter 19). 
54PF (22.26) (a) Com suas próprias palavras, descreva sucintamente o fenómeno da 
luminescência, (b) Qual é a distinção entre a fluorescência e a fosforescência? 
55PF (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? 
56PF (22.29) Com suas próprias palavras, descreva como opera (princípio básico) um laser 
de rubi. 
Problemas referentes ao item 15 (Cap 8/Charpter 9). 
Desse capítulo não foram acrescentados exercícios à lista. Entretanto alguns conceitos básicos 
devem ter uma atenção especial: 
Fratura frágil e fratura dúctil; Fratura transgranular e intergranular; Teste de Charpy; Energia 
de impacto; Fadiga; Resistência à fadiga; Fluência e Fadiga térmica. 
 
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