Principio da Ciencia e Tecnologia dos Materias Exercícios Realizados AV1 2015 - 1

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CCE0291_EX_A1_201307297153 
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Lupa 
 
 
 
Aluno: Matrícula: 
Disciplina: CCE0291 - PRIN.CIÊN.TEC.MAT. Período Acad.: 2015.1 (G) / EX 
 
EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO! 
 
1. 
 
 
A influência de impurezas inseridas na rede cristalina de semicondutores de 
Silício com o objetivo de alterar suas propriedades elétricas originou o que hoje 
conhecemos como semicondutores do tipo-p e semicondutores do tipo-n, 
amplamente utilizados na indústria eletrônica. Considerando as características 
dos materiais condutores, assinale a opção que NÃO está correta. 
 
Quest.: 1 
 
 
Os semicondutores tornaram possível o advento dos circuitos integrados, que 
revolucionaram as indústrias eletrônica e de computadores nas últimas duas décadas. 
Os semicondutores podem ser elementos semimetálicos puros como o silício e o 
germânio ou compostos como GaP, GaAs e InSb. 
 
Os melhores supercondutores metálicos são geralmente compostos intermetálicos, tais 
como Nb3Sn e Nb3Ge ou soluções sólidas tais como Nb-Ti e Nb-Zr. Mesmo os 
melhores supercondutores metálicos têm temperatura crítica muito baixa, menor que 
23 K. 
 
 
Recentes pesquisas excluíram a possibilidade de existirem polímeros 
condutores, o que representaria uma promissora linha de novos produtos na 
indústria eletrônica. 
 
Os materiais supercondutores apresentam resistência elétrica desprezível abaixo de 
uma certa temperatura, denominada temperatura crítica. Eles podem ser tanto 
materiais metálicos como materiais cerâmicos. 
 
Os materiais semicondutores têm propriedades elétricas intermediárias entre 
condutores e isolantes. Além disto, as características elétricas destes materiais são 
extremamente sensíveis à presença de pequenas concentrações de impurezas. 
 
 
2. 
 
 
Os materiais formados por duas fases (uma matriz e uma dispersa), podendo ser uma combinação 
de materiais diferentes ou não, aliando as propriedades de ambos são classificados como: 
 
Quest.: 2 
 
 
Polímeros 
 
Cerâmicas 
 
Metais 
 
Compósitos; 
 
Materiais avançados. 
 
 
3. 
 
 
Os materiais formados frequentemente por óxidos, carbetos e/ou nitretos e que são tipicamente 
isolantes elétricos e térmicos, são resistentes a alta temperatura e ambientes a abrasivos; são 
extremamente duros, porém frágeis são classificados como: 
 
Quest.: 3 
 
 
Cerâmicas; 
 
 
4. 
 
 
A questão do aquecimento global é uma grande preocupação das autoridades mundiais. O Protocolo 
de Kioto obriga os países desenvolvidos a reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera; 
porém os EUA não assinaram este documento, uma vez que isso faria com que eles diminuissem a 
produção de suas fábricas e consequentemente sua economia, mas esta é uma questão política. O 
que eles tem que fazer é produzir energia por fontes limpas e diminuir o consumo de petróleo. A 
energia eólica é uma boa candidata a isso. Atualmente, a maior parte das turbinas eólicas, ou 
aerogeradores, são fabricados a partir de plásticos reforçados ou fibras de vidro. Fibras de carbono, 
aço e alumínio são usados em menor escala. Novos materiais compósitos com base em matrizes 
metálicas também continuam sendo pesquisados e usados. A respeito dos metais, assinale a 
alternativa incorreta: 
 
Quest.: 4 
 
 
não são dúcteis 
 
são rígidos 
 
muitos apresentam propriedades magnéticas 
 
são densos e resistentes à fratura 
 
apresentam estrutura cristalina 
 
 
5. 
 
 
Os cerâmicos são compostos de elementos metálicos e não metálicos, com 
ligações de caráter iônico ou covalente, dependendo das eletronegatividades 
dos materiais envolvidos. É comum, portanto, se definir o percentual de caráter 
iônico de uma determinada cerâmica. Duas características dos componentes 
estruturais da cerâmica influenciam os aspectos microestruturais de uma 
cerâmica cristalina: a carga presente nos íons de sua composição e o tamanho 
dos mesmos. Considerando as características dos materiais cerâmicos, assinale 
a opção que NÃO está correta. 
 
Quest.: 5 
 
 
A cerâmica vermelha - telhas, tijolos e manilhas - e a cerâmica branca - azulejos, 
sanitários e porcelanas - são constituídas principalmente de silicatos hidratados de 
alumínio, tais como caulinita, haloisita, pirofilita e montmorilonita. 
 
Os cerâmicos são menos resistentes a altas temperaturas e a ambientes 
corrosivos que os metais e os polímeros. 
 
Os cerâmicos são duros e geralmente frágeis, ou seja, não possuem a capacidade de 
absorver facilmente a energia neles aplicada como acontece com os metais, 
fragmentando-se. 
 
Os materiais cerâmicos são normalmente combinações de elementos classificados na 
tabela periódica como metais com elementos classificados como não metálicos. 
 
A argila foi o primeiro material estrutural inorgânico a adquirir propriedades 
completamente novas como resultado de uma operação intencional realizada pelo 
homem, representando a "queima" do material, hoje conhecida como 
calcinação/sinterização. 
 
 
6. 
 
 
Certamente um dos desafios do engenheiro projetista é determinar os materiais que estruturarão o 
que foi idealizado em seu projeto. Sabemos que esta tarefa está condicionada às propriedades 
físico-químicas dos materiais, como resistência mecânica, condutividade, resistência a corrosão etc. 
Com relação a classificação geral atual dos materiais adotada em Ciência dos Materiais, identifique 
a MENOSabrangente. 
 
Quest.: 6 
 
 
Poliméricos
. 
 
Metálicos. 
 
Cerâmicos. 
 
Compósitos
. 
 
Fibras. 
 
 
 
 
AULA2 
 
CCE0291_EX_A2_2013072971
53 
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min. 
 
 
 
 
Lup
a 
 
 
 
 
 
Aluno: Matrícula: 
Disciplina: CCE0291 - PRIN.CIÊN.TEC.MAT. Período Acad.: 2015.1 (G) / EX 
 
 
Prezado (a) Aluno(a), 
 
Você fará agora seu EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para 
sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha (3). 
Após a finalização do exercício, você terá acesso ao gabarito. Aproveite para se familiarizar com este modelo de 
questões que será usado na sua AV e AVS. 
 
 
1. 
 
 
Se o raio atômico do alumínio é 0,143 nm, os volumes de sua célula unitária nas 
estruturas CCC e CFC são respectivamente: 
 
Quest.: 1 
 
 
0,066 nm e 0,036 nm. 
 
0,404 nm e 0,330 nm. 
 
0,330 nm e 0,404 nm. 
 
 
0,036 nm e 0,066 nm. 
 
0,109 nm e 0,163 nm. 
 
 
2. 
 
 
Alguns materiais como lítio,cromo, tungstênio apresentam a estrutura cristalina CCC ( 
Cúbica de Corpo Centrado) no processo de solidificação.De acordo com essa estrutura 
cristalina formada, qual o seu número de coordenação. 
 
Quest.: 2 
 
 
1 
 
 
8 
 
4 
 
2 
 
6 
 
 
3. Muitas vezes, uma substância assume diferentes estruturas cristalinas, 
dependendo da temperatura e da pressão. Este fenômeno é conhecido 
 
Quest.: 3 
 
 
 
como alotropia. Um dos mais famosos é o caso do Estanho branco e do 
Estanho cinza. O primeiro é tetragonal de corpo centrado a temperatura 
ambiente, enquanto o segundo possui uma estrutura cúbica semelhante ao 
do diamante, que passa a predominar a partir de 13,2oC. Quando ocorre a 
alteração, também ocorre a variação dimensional da substância e o seu 
esfacelamento. Porém, esta transformação não é preocupante, uma vez que 
sua cinética é muito lenta, havendo tempo para remediá-la. 
Considerando a teoria cristalográfica, assinale a opção que está CORRETA. 
 
 
A célula cúbica de corpo centrado possui em um padrão cúbico apenas átomos 
situados nos oitovértices. 
 
A hexagonal possui em um padrão cúbico seis átomos compartilhados com os oito 
vértices do cubo. 
 
A célula cúbica de face centrada possui em um padrão cúbico átomos situados nos 
oito vértices do cubo e um átomo situado no centro do cubo. 
 
A célula cúbica simples possui em um padrão cúbico átomos situados nos oito 
vértices do cubo e um átomo situado no centro de cada face do cubo. 
 
 
A célula cúbica de corpo centrado possui em um padrão cúbico átomos 
situados nos oito vértices do cubo e um átomo situado no centro do cubo. 
 
 
4. 
 
 
O padrão cristalino repetitivo de alguns materiais possibilita a ocorrência do 
fenômeno de difração de raio-X de uma forma proveitosa, ou seja, através 
da utilização de uma amostra pulverizada do maior de interesse, poderemos 
gerar picos de interferência construtiva das pequeníssimas partículas e 
utilizá-los como uma espécie de assinatura de identificação do material. 
Um outro aspecto importante da teoria cristalográfica é a definição de Fator 
de Empacotamento Atômico (FEA), que expressa a razão entre o volume de 
átomos no interior de uma célula unitária e o volume da própria célula 
unitária. 
Considerando a teoria cristalográfica e a definição de FEA, calcule este fator 
para uma célula cúbica de face centrada (CFC). 
 
 
Quest.: 4 
 
 
0,47 
 
1,00 
 
0,74 
 
0,70 
 
0,87 
 
 
5. 
 
 
Materiais que apresentam a estrutura cristalina CCC ( Cúbica de Corpo 
Centrado),quantos átomos existem na sua célula unitária? 
 
Quest.: 5 
 
 
9 
 
8 
 
6 
 
 
4 
 
2 
 
 
6. 
 
 
A massa atômica de um átomo é: 
 
Quest.: 6 
 
 
A soma das massas de elétrons, prótons e nêutrons. 
 
A soma das massas de elétrons e nêutrons. 
 
 
A soma das massas de prótons e elétrons . 
 
A diferença das massas de prótons e elétrons . 
 
A soma das massas de prótons e nêutrons . 
 
AULAS 03 – 09/03 
 
 
1. 
 
 
O ensaio de tração é muito utilizado em laboratório para se determinar 
algumas características dos materiais; consiste em submeter o corpo de 
prova a uma carga uniaxial, que é aumentada gradativamente, e observar a 
reação do material até sua ruptura. O comportamento é registrado em um 
gráfico tensão x deformação. Para que os resultados sejam comparáveis em 
todo o mundo científico, as características de execução deste ensaio, assim 
como a de outros, são padronizadas. 
Considerando o ensaio tração estudado, assinale a opção CORRETA. 
 
Quest.: 1 
 
 
O ensaio é realizado em atmosfera de gás inerte. 
 
O ensaio é realizado em vácuo. 
 
O corpo de prova utilizado é tratado termicamente. 
 
 
O corpo de prova utilizado é padronizado. 
 
O corpo de prova utilizado recebe tratamento contra corrosão para não gerar 
defeitos superficiais durante o ensaio 
 
 
2. 
 
No ensaio de tração ao qual o corpo é submetido, vários pontos de 
conhecimento essencial ao projeto que envolve o material são identificados, 
tais como tensão de escoamento (tensão a partir da qual o corpo sofre 
deformação plástica), limite de resistência a tração (é a tensão que se for 
aplicada e mantida acarretará fratura do material) e tensão de ruptura (que 
corresponde ao final do ensaio, ponto ao qual podemos associar a ruptura 
do material). 
Considerando o gráfico a seguir, identifique CORRETAMENTE cada uma 
das tensões mencionadas. 
 
 
 
Quest.: 2 
 
 
 
 
 
 
(1) corresponde a tensão de escoamento, (2) corresponde a tensão de ruptura e (3) 
ao limite de resistência a tração. 
 
(1) corresponde a tensão de ruptura, (2) corresponde ao limite de resistência a 
tração e (3) a tensão de escoamento. 
 
 
(1) corresponde a tensão de escoamento, (2) corresponde ao limite de 
resistência a tração e (3) a tensão de ruptura. 
 
(1) corresponde ao mínimo de tensão elástica, (2) corresponde ao limite de 
resistência a tração e (3) a tensão de ruptura. 
 
(1) corresponde ao limite de resistência a tração, (2) corresponde a tensão de 
escoamento e (3) a tensão de ruptura. 
 
 
3. 
 
 
No ensaio de um material através de um corpo de prova será obtido o registro com os 
dados necessários para compor o gráfico Tensão x Deformação. Os valores das cargas 
obtidas, que divididos pela área deste corpo de prova, fornecem os resultados das 
tensões que estão corretos na alternativa: 
 
Quest.: 3 
 
 
Somente a tensão máxima e de ruptura 
 
A tensão não poderá ser associada a esforço de carga 
 
 
A tensão máxima, de ruptura e escoamento 
 
Somente a tensão máxima 
 
Somente a tensão de ruptura 
Clique aqui para visualizar o Gabarito Comentado desta questão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. 
 
 
O coeficiente de Poisson é a razão entre a deformação: 
 
Quest.: 4 
 
 
Transversal e longitudinal na região plástica. 
 
Diagonal e longitudinal na região plástica. 
 
Transversal e diagonal na região elástica. 
 
 
Transversal e longitudinal na região elástica. 
 
Diagonal e longitudinal na região elástica. 
 
 
5. 
 
 
O ensaio de tração é muito utilizado em laboratório para se determinar algumas 
características dos materiais; consiste em submeter o corpo de prova a uma carga 
uniaxial, que é aumentada gradativamente, e observar a reação do material até sua 
ruptura. O comportamento é registrado em um gráfico tensão x deformação. Para que 
os resultados sejam comparáveis em todo o mundo científico, as características de 
execução deste ensaio, assim como a de outros, são padronizadas. O módulo de 
Young pode ser interpretado como uma espécie de rigidez do material a deformação 
elástica. Considerando a tabela a seguir e o ensaio anteriormente mencionado, 
assinale a opção que mostra a ordem crescente de resistência a deformação elástica 
dos materiais considerados. 
Liga Metálica Módulo de Elasticidade (GPa) 
Alumínio 69 
Magnésio 45 
Tungstênio 407 
Aço 207 
 
 
Quest.: 5 
 
 
Magnésio, tungstênio, alumínio e aço. 
 
 
Magnésio, alumínio, aço e tungstênio. 
 
Alumínio, magnésio, aço e tungstênio. 
 
Tungstênio, aço, alumínio e Magnésio. 
 
Magnésio, aço, alumínio e tungstênio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Nos ensaios de tração realizados com metais em níveis de tensão 
 
Quest.: 6 
 
 
relativamente baixos, a tensão se mantém proporcional a deformação 
durante uma parte do ensaio, estabelecendo a relação linear =E, onde E 
é denominado módulo de elasticidade ou módulo de Young. A deformação 
que ocorre sob o regime de proporcionalidade entre =E, é denominado de 
deformação elástica; sob este regime de deformação, as dimensões do 
corpo se recuperam quando a tensão cessa. 
O módulo de Young pode ser interpretado como uma espécie de rigidez do 
material a deformação elástica. 
Considerando o ensaio anteriormente mencionado e que desejamos 
especificar para um projeto um material cujo principal requisito é a sua 
recuperação às dimensões originais, assinale, baseado na tabela a seguir, o 
material mais indicado e o menos indicado respectivamente. 
 
Liga Metálica Módulo de Elasticidade (GPa) 
 Alumínio 69 
Magnésio 45 
Tungstênio 407 
Aço 207 
 
 
 
Tungstênio, aço, alumínio e Magnésio. 
 
Alumínio, magnésio, aço e tungstênio. 
 
 
Magnésio, alumínio, aço e tungstênio. 
 
Magnésio, tungstênio, alumínio e aço. 
 
Magnésio, aço, alumínio e tungstênio. 
 
AULA 4 – 18/03 
 
 
1. 
 
 
Entre as propriedades mecânicasdos materiais podemos citar a tenacidade, resiliência 
e a ductilidade. Em relação a essas propriedades podemos afirmar que: 
 
Quest.: 1 
 
 
A tenacidade mede a capacidade de um material absorver energia até sua fratura; enquanto a 
ductilidade mede a capacidade de um material absorver energia antes de se deformar 
permanentemente; já a resiliência representa a medida da deformação total que um material 
pode suportar até sua ruptura. 
 
A ductilidade mede a capacidade de um material absorver energia até sua fratura; enquanto a 
resiliência mede a capacidade de um material absorver energia antes de se deformar 
permanentemente; já a tenacidade representa a medida da deformação total que um material 
pode suportar até sua ruptura. 
 
A tenacidade mede a capacidade de um material absorver 
energia até sua fratura; enquanto a resiliência mede a 
capacidade de um material absorver energia antes de se 
deformar permanentemente; já a ductilidade representa a 
medida da deformação total que um material pode suportar 
até sua ruptura. 
 
A resiliência mede a capacidade de um material absorver energia até sua fratura; enquanto a 
tenacidade mede a capacidade de um material absorver energia antes de se deformar 
permanentemente; já a ductilidade representa a medida da deformação total que um material 
pode suportar até sua ruptura. 
 
A ductilidade mede a capacidade de um material absorver energia até sua fratura; enquanto a 
tenacidade mede a capacidade de um material absorver energia antes de se deformar 
permanentemente; já a resiliência representa a medida da deformação total que um material 
pode suportar até sua ruptura. 
 
 
 
2. 
 
 
Com relação aos materiais metálicos podemos fazer as seguintes afirmações: I) Os 
elementos de liga utilizados nas ligas refratárias geralmente apresentam baixo ponto 
de fusão. II) Alguns aços inox podem ser usados em temperaturas de até 1000 ºC e 
ambientes severos (ex: marinho), mantendo suas propriedades mecânicas em níveis 
satisfatórios. III) O cobre apresenta baixa condutividade elétrica, por isso é adicionado 
elementos de liga para aumentar sua condutividade utilizá-lo na fabricação de fios. IV) 
As ligas leves apresentam boa resistência mecânica, porém não podem ser utilizadas 
em ambientes agressivos devido a sua baixa resistência a corrosão. 
 
Quest.: 2 
 
 
Apenas a II está correta. 
 
Apenas I, III e IV estão corretas. 
 
Apenas III e IV estão corretas. 
 
Apenas IV está correta. 
 
Apenas I, II e IV estão corretas. 
 
 
3. 
 
 
O desenvolvimento da microestrutura em ligas ferro-carbono é uma função 
da composição da liga e da taxa de resfriamento. No diagrama de fase a 
seguir, tem-se na linha vertical a qual estão associadas duas 
microestruturas representadas esquematicamente. Com relação ao contexto 
da figura, NÃO PODEMOS AFIRMAR que: 
 
 
 
Quest.: 3 
 
 
A microestrura originada é denominada. 
 
A perlita consiste em uma mistura de ferrita e cementita. 
 
Acima da temperatura de 727oC, tem-se a fase denominada 
de cementita e abaixo, tem-se ferrita e austenita. 
 
A liga corresponde a uma liga de composição eutetóide. 
 
Acima da temperatura de 727oC, tem-se a fase denominada de austenita e abaixo, 
tem-se perlita. 
 
 
4. 
 
 
As Regras das Fases permitem identificar o número de fases microscópicas associadas 
a determinada condição de estado, fator importante para saber ler e interpretar 
Diagramas de Equilíbrio. Nessa abordagem, assinale a alternativa correta com a 
relação a característica de uma Fase: 
 
Quest.: 4 
 
 
A interação de duas Fases favorece uma nova propriedade sem diferenciação 
 
A temperatura, pressão e outras variáveis não descrevem a natureza do material 
 
As propriedades do material alteram-se em função 
da forma e distribuição das fases 
 
A composição química e microestrutura são aspectos inexistentes 
 
A condição de estado não considera a temperatura e pressão 
 
 
 
5. 
 
 
Relativo às microconstituintes presentes em um digrama Ferro-Carbono, marque a 
alternativa Incorreta. 
 
Quest.: 5 
 
 
A ferrita é uma fase dúctil e de baixa dureza. 
 
A perlita é formada por camadas alternadas (lamelas) de 
austenita e cementita. 
 
A cementita é uma fase dura e frágil. 
 
A ferrita e a austenita possuem diferentes estruturas cristalinas. 
 
A perlita possui propriedades mecânicas intermediárias entre a ferrita e a cementita. 
 
 
6. 
 
 
Diagramas de fase são gráficos muito utilizados em Engenharia Metalúrgica e de 
Materiais, nos permitindo determinar quais fases e composições são as mais 
adequadas aos projetos de Engenharia. Com relação aos diagramas de fase, podemos 
afirmar, com EXCEÇÂO de: 
 
Quest.: 6 
 
 
Os que são utilizados em metalurgia apresentam as fases em equilíbrio a uma dada 
temperatura e à pressão atmosférica normal. 
 
Na elaboração de um diagrama de fase, devemos considerar que com relação aos metais 
puros, a fusão se dá numa temperatura bem definida e em ligas, numa faixa de temperatura 
onde se distingue o início e o término da fusão. 
 
Os diagramas de fase são aplicáveis quando o resfriamento do material em questão é lento e 
contínuo - equilíbrio estável. 
 
Nos diagramas de fase encontram-se as fases dos materiais 
presentes em diversas temperaturas, não dependendo da 
taxa de resfriamento para a sua ocorrência. 
 
A determinação de um diagrama de fase é feita experimentalmente através dos seguintes 
métodos: análise térmica, dilatometria, resistência elétrica, metalografia, difração de raios X.