exercicios resolvidos ciencias dos materiais

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UNICESUMAR - CENTRO UNIVERSITÁRIO CESUMAR
PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 01 | Objetiva Código: 144587
Uma rede cristalina é um arranjo infinito, tridimensional de pontos, em que cada ponto tem vizinhanças idênticas. Esses pontos são
chamados pontos ou nós da rede. Os pontos da rede podem ser arranjados de 14 modos diferentes, chamados de redes de Bravais. Abaixo é
apresentada uma célula unitária para um metal hipotético, de acordo com os conhecimentos sobre sistemas cristalinos e redes de Bravais,
julgue as afirmações, apresentadas abaixo, sobre o sistema cristalino e o nome da estrutura para a célula unitária apresentada.
Elaborado pelo professor, 2018.
I. Sistema ortorrômbico.
II. Estrutura tetragonal de corpo centrado.
III. Estrutura cúbica de corpo centrado.
IV. Sistema tetragonal.
Estão corretas:
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018. Páginas 27-30.
Os parâmetros da célula unitária são:
Eixo x: a = 0,30 nm ; Eixo y: b = 0,30 nm ; Eixo z: c = 0,40 nm
Ângulo entre a e b: gama = 90° ; Ângulo entre a e c: beta = 90° ; Ângulo entre b e c: alfa = 90°
Então, temos: a = b ≠ c ; alfa = beta = gama = 90°
Na figura 8 esses parâmetros representam um Sistema Tetragonal.
Na figura 9 vemos os dois tipos de estruturas do Sistema Tetragonal, nesse caso existe um átomo centrado dentro da célula unitária, por
essa razão a estrutura é tetragonal de corpo centrado.
As alternativas corretas são:
II. Estrutura tetragonal de corpo centrado.
IV. Sistema tetragonal.
 
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
A II, somente.
B I e II, somente.
C I e III, somente.
D II e IV, somente.
E III e IV, somente.
QUESTÃO 02 | Objetiva Código: 144599
Os materiais sólidos são classificados em quatro grupos: metais, cerâmicas, polímeros e compósitos. A classificação
destes materiais é principalmente baseada na estrutura atômica e em suas composições químicas, sendo que os
materiais pertencentes a cada classe possuem propriedades e arranjos distintos.
Elaborado pelo professor, 2018.
Com base nas características estruturais e nas propriedades dos materiais, analise as afirmações a seguir.
I. As propriedades dos materiais sólidos dependem da sua estrutura cristalina, ou seja, da maneira pela qual os átomos,
moléculas ou íons se arranjam espacialmente.
II. Os materiais metálicos e alguns materiais cerâmicos formam cristais quando se solidificam, ou seja, seus átomos se
arranjam em um modelo ordenado e repetitivo chamado estrutura cristalina.
III. Os metais e suas ligas são substâncias inorgânicas constituídas apenas por elementos químicos metálicos. Dentre os
materiais metálicos mais usuais estão o magnésio, o cobre, o alumínio, a prata, o bronze, o titânio, o ouro, o aço, o
ferro entre outros.
IV. Os metais e suas ligas (como por exemplo o aço e o latão) são bons condutores de eletricidade e de calor,
resistentes e, em determinadas condições, deformáveis, enquanto os materiais cerâmicos (porcelana, cimento) são
duros e quebradiços.
É correto apenas o que se afirma em:
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018.
Páginas 17-21 e 39-42.
Errada:
III. Os metais e suas ligas são substâncias inorgânicas constituídas apenas (podendo conter elementos não metálicos
como o carbono, por exemplo) por elementos químicos metálicos. Dentre os materiais metálicos mais usuais estão o
magnésio, o cobre, o alumínio, a prata, o bronze, o titânio, o ouro, o aço, o ferro entre outros.
 
A I e II, somente.
B I e IV, somente.
C II e III, somente.
D I, II e IV, somente.
E II, III e IV, somente.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 03 | Objetiva Código: 144600
(Adaptado ENADE 2005) No campo da ciência dos materiais, defeito ou imperfeição estrutural significa que ocorre uma
interrupção, uma irregularidade ou um desarranjo na estrutura do material. A presença de imperfeições não implica,
necessariamente, em um efeito negativo sobre as propriedades.
Elaborado pelo professor, 2018.
A respeito desse tema, assinale a opção correta.
Resposta esperada:
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018.
Páginas 49-57.
a) Lacunas são imperfeições no arranjo atômico que, geralmente, estão presentes em materiais metálicos e cerâmicos,
impossibilitando o que possibilita a difusão atômica, necessária para a maioria dos processos de transformação de
fase.
b) O contorno de grão, imperfeição estrutural tipicamente presente em materiais monocristalinos policristalinos,
influencia as propriedades mecânicas do material. Reduzindo-se o tamanho do grão, é possível diminuir aumentar o
limite de resistência do material.
c) A deformação plástica de metais, por meio da qual são possíveis diversos processos de conformação mecânica,
como, por exemplo, a laminação, ocorre por meio da difusão intersticial do movimento de discordâncias.
e) A adição intencional de impurezas em um material, mesmo em pequenas quantidades, nunca afeta pode afetar
significativamente suas propriedades ópticas e elétricas.
 
A A adição intencional de impurezas em um material, mesmo em pequenas quantidades, nunca afeta suaspropriedades ópticas e elétricas.
B A deformação plástica de metais, por meio da qual são possíveis diversos processos de conformaçãomecânica, como, por exemplo, a laminação, ocorre por meio da difusão intersticial.
C A presença de poros pode, ou não, ser desejável, dependendo da aplicação do material. Poros podem serintroduzidos intencionalmente, por exemplo, para reduzir a transmitância da luz em materiais.
D Lacunas são imperfeições no arranjo atômico que, geralmente, estão presentes em materiais metálicos ecerâmicos, impossibilitando a difusão atômica, necessária para a maioria dos processos de transformação de
fase.
E O contorno de grão, imperfeição estrutural tipicamente presente em materiais monocristalinos, influencia aspropriedades mecânicas do material. Reduzindo-se o tamanho do grão, é possível diminuir o limite de
resistência do material.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 04 | Objetiva Código: 144613
Os materiais avançados são materiais de alto desempenho, sintetizados ou cujas características foram aprimoradas por
alguma técnica de processamento. São materiais que podem pertencer a classe dos metais, cerâmica, polímeros ou
compósitos, e são utilizados em aplicações de alta tecnologia.
Elaborado pelo autor, 2018.
Tomando como base os materiais avançados, avalie as afirmativas a seguir.
I. Biomateriais são empregados em componentes para implantes de partes em seres humanos, por essa razão esses
materiais não devem produzir substâncias tóxicas e devem ser compatíveis com o tecido humano.
II. Os semicondutores são geralmente feitos de silício, germânio e arsenato de gálio, são materiais com propriedades
elétricas intermediárias entre os condutores e os isolantes, além disso as propriedades elétricas desses materiais são
extremamente sensíveis a pequenas concentrações de átomos de impurezas presentes em sua composição.
III. Nenhum material possui comportamento magnético naturalmente, esse comportamento magnético envolve a
capacidade de exercer uma força de atração ou repulsão sobre outros materiais
IV. A nanotecnologia aplicada a ciência dos materiais possibilita modificar as propriedades de um determinado material
por meio do controle do tamanho e da forma de suas partículasconstituintes, contudo isso não possibilita novas
aplicações para o mesmo material.
 
Estão corretas as alternativas:
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018.
Páginas 21-25
 
Errado: III. Nenhum material possui comportamento magnético naturalmente, esse comportamento magnético envolve
a capacidade de exercer uma força de atração ou repulsão sobre outros materiais
Correto: III. Alguns materiais possuem comportamento magnético naturalmente, esse comportamento magnético
envolve a capacidade de exercer uma força de atração ou repulsão sobre outros materiais
Errado: IV. A nanotecnologia aplicada a ciência dos materiais possibilita modificar as propriedades de um determinado
material por meio do controle do tamanho e da forma de suas partículas constituintes, contudo isso não possibilita
novas aplicações para o mesmo material.
Correto: IV. A nanotecnologia aplicada a ciência dos materiais possibilita modificar as propriedades de um determinado
material por meio do controle do tamanho e da forma de suas partículas constituintes e com isso obter novas
possibilidades de aplicação para o mesmo material.
A I e II, somente.
B I e IV, somente.
C II e IV, somente.
D II e III, somente.
E III e IV, somente.
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QUESTÃO 05 | Objetiva Código: 144616
Com relação as características e fenômenos relacionados a estrutura dos materiais, avalie as afirmativas abaixo.
 
I. O grafite e o diamante são alótropos do carbono que se diferem pelas suas estruturas cristalinas. Enquanto o
diamante é um sólido transparente muito duro, o grafite é um sólido cinza escuro de baixa dureza.
II. A alotropia é um caso particular de polimorfismo que pode ocorrer em materiais constituídos por apenas uma
espécie química (um tipo de átomo), essa propriedade é observada em materiais que apesar de possuírem
composições diferentes, apresentam apenas uma estrutura cristalina.
III. Geralmente as transformações polimórficas não envolvem de mudanças na massa específica e outras propriedades
físicas.
IV. O estanho branco possui uma estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado nas condições ambiente, porém
quando submetido a temperaturas mais baixas (13,2°C) transforma-se em estanho cinza, que possui uma estrutura
cristalina cúbica.
Elaborado pelo Professor, 2018 
Estão corretas as alternativas:
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018.
Páginas 28-31 e Aula Conceitual 2
Errado: II. A alotropia é um caso particular de polimorfismo que pode ocorrer em materiais constituídos por apenas
uma espécie química (um tipo de átomo), essa propriedade é observada em materiais que apesar de possuírem
composições diferentes, apresentam apenas uma estrutura cristalina.
Certo: II. A alotropia é um caso particular de polimorfismo que pode ocorrer em materiais constituídos por apenas uma
espécie química (um tipo de átomo), essa propriedade é observada em materiais que apesar de possuírem a mesma
composição, apresentam mais de uma estrutura cristalina.
Errado: III. Geralmente as transformações polimórficas não envolvem de mudanças na massa específica e outras
propriedades físicas.
Correto: III. Geralmente as transformações polimórficas envolvem de mudanças na massa específica e outras
propriedades físicas.
 
A I e II, somente.
B I e IV, somente.
C II e IV, somente.
D II e III, somente.
E III e IV, somente.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 06 | Objetiva Código: 144618
Os nanomateriais são materiais que possuem uma grande variedade de aplicações, principalmente, devido a suas
características estruturais. Além disso, cientistas vêm estudando materiais que possam ter suas propriedades físico-
químicas aprimoradas para aplicações no campo da nanociência e tecnologia. Avalie as afirmativas, sobre nanomaterial
grafeno, apresentadas a seguir.
Elaborado pelo professor, 2018.
 
I. O grafeno apresenta condutividade térmica cerca de 100 vezes maior do que a condutividade térmica do cobre na
temperatura ambiente e uma absortividade (absorbância óptica) de 2,3%, sendo praticamente invisível a olho nu.
II. O grafeno é um alótropo do carbono, elemento abundante na crosta terrestre e, por essa razão, a utilização do
grafeno é promissora.
III. A cristalinidade do grafeno confere a esse material propriedades eletrônicas, óticas e mecânicas promissoras para
aplicações tecnológicas, algumas dessas características são baixa mobilidade dos carregadores de carga, pouca
transparência, pouca resistência a tensão mecânica e flexibilidade.
IV. Devido à baixa densidade de defeitos em sua estrutura cristalina, que aumenta a possibilidade de dispersão,
fornecendo a ele uma condução de corrente elétrica muito baixa à temperatura ambiente, possibilitando aplicações na
indústria eletrônica, como na produção de transistores, circuitos eletrônicos integrados e em eletrônica de alta
frequência.
Estão corretas as alternativas:
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018.
Páginas Leitura complementar Unidade I
Errada: III. A cristalinidade do grafeno confere a esse material propriedades eletrônicas, óticas e mecânicas
promissoras para aplicações tecnológicas, algumas dessas características são baixa mobilidade dos carregadores de
carga, pouca transparência, pouca resistência a tensão mecânica e flexibilidade.
Correta: III. A cristalinidade do grafeno confere a esse material propriedades eletrônicas, óticas e mecânicas
promissoras para aplicações tecnológicas, algumas dessas características são alta mobilidade dos carregadores de
carga, transparência, resistência a tensão mecânica e flexibilidade.
Errada: IV. Devido à baixa densidade de defeitos em sua estrutura cristalina, que aumenta a possibilidade de
dispersão, fornecendo a ele uma condução de corrente elétrica muito baixa à temperatura ambiente, possibilitando
aplicações na indústria eletrônica, como na produção de transistores, circuitos eletrônicos integrados e em eletrônica
de alta frequência.
Correta: IV. Devido à baixa densidade de defeitos em sua estrutura cristalina, que reduz a possibilidade de dispersão,
fornecendo a ele uma condução de corrente elétrica muito alta à temperatura ambiente, possibilitando aplicações na
indústria eletrônica, como na produção de transistores, circuitos eletrônicos integrados e em eletrônica de alta
frequência.
 
A I e II, somente.
B II e III, somente.
C III e IV, somente.
D II e IV, somente.
E I e IV, somente.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 07 | Objetiva Código: 172760
"Apesar do grande progresso que tem sido obtido ao longo dos últimos anos na disciplina de Ciência e Engenharia de
Materiais, ainda existem desafios tecnológicos, que incluem o desenvolvimento de materiais cada vez mais sofisticados
e especializados, assim como uma consideração do impacto ambiental causado pela produção de materiais."
CALLISTER Jr, W. D. e RETHWISCH, D. G. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 9a ed. Rio de Janeiro: LTC.
2016, p. 13.
Analise as afirmações a seguir quanto às características dos materiais.
I. Polímeros são materiais dúcteis e de alta densidade;
II. Os metais são muito versáteis, tem aplicação desde à indústria automotiva à microeletrônica;
III. Materiais cerâmicos são indicados para aplicações a altas temperaturase ambientes severos, assim como os
polímeros e os metais;
IV. Atualmente, o desenvolvimento de compostos poliméricos tem permitido a produção de polímeros com resistência e
rigidez altas o suficiente para substituir alguns metais estruturais comuns em projetos.
É correto o que se afirma em:
Resposta esperada:
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018. Páginas 18 a 22.
I. Polímeros são materiais dúcteis e de alta baixa densidade.
III. Polímeros e metais não são materiais indicados para aplicações a altas temperaturas e ambientes severos.
A I e III, apenas.
B I e II, apenas.
C II e III, apenas.
D II e IV, apenas.
E I, II, III e IV.
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QUESTÃO 08 | Objetiva Código: 172763
Uma estrutura cristalina possui 6 parâmetros de rede (a, b, c, alfa, beta, gama), apresentados na figura abaixo, que são responsáveis por até 7
combinações diferentes de sistemas cristalinos. Ademais, o arranjo dos pontos (ou nós) em cada sistema fornece uma rede de 14 configurações
cristalinas denominadas redes de Bravais.
​
​
Figura – Célula unitária com os parâmetros de redes para eixo (x,y,z). Fonte: Callister Jr. (2012).
Elaborado pelo Professor, 2019
Com base no exposto, considere as afirmações a seguir.
I. Os sete sistemas cristalinos possíveis são: cúbico, tetragonal, hexagonal, romboédrico, ortorrômbico, monoclínico e triclínico.
II. O sistema de maior simetria possível têm como única característica o fato de todas as arestas serem iguais entre si.
III. O sistema de menor simetria possível é aquele no qual todas as arestas são diferentes entre si e todos os ângulos são distintos entre si.
IV. Só existe um sistema no qual todos os ângulos são retos.
É correto o que se afirma em:​
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018. Páginas 27-30.
I - Correta
II - Incorreta: Para que ocorra a maior simetria possível, todas as arestas devem ser iguais, e todos os ângulos devem ser retos (cúbica)
III - Correta.
IV - Incorreta: Existem três sistemas nos quais todos os ângulos são retos (90°), sendo eles o cúbico, o tetragonal e o ortorrômbico.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
A I, apenas.
B I e II, apenas.
C I e III, apenas.
D II e III, apenas.
E II e IV, apenas.
QUESTÃO 09 | Objetiva Código: 172772
Um olhar sobre a estrutura molecular e atômica dos materiais revela que todos os metais são formados pela união de
inúmeros cristais atômicos que se repetem periodicamente formando a estrutura metálica propriamente dita. A
respeito da estrutura dos sólidos cristalinos assinale a alternativa que contém a afirmação verdadeira.
​Elaborado pelo professor, 2018
Resposta esperada:
Solução
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018. Páginas 26 a 42.
b) A união de várias células unitárias forma uma estrutura composta que só está presente nos materiais metálicos e
suas ligas, em vários materiais cerâmicos e alguns poucos polímeros.
c) Material amorfo é aquele no qual seus átomos não se posicionam em um arranjo organizado.
d) Para uma estrutura cristalina cúbica existem três possibilidades de redes: cúbica, cúbica de corpo centrado e cúbica
de face centrada.
e) Os materiais cristalinos são formados pela união de diferentes células unitárias, podendo haver presença de
impurezas entre as células ou mesmo no interior das células unitárias.
A A estrutura sólida e cristalina que se repete ao longo da rede cristalina é denominada de célula unitária.
B A união de várias células unitárias forma uma estrutura composta que só está presente nos materiaismetálicos e suas ligas.
C Material amorfo é aquele no qual seus átomos se posicionam em um arranjo de tal forma a se repetir ao longode grandes distâncias atômicas.
D Para uma estrutura cristalina cúbica existem apenas duas possibilidades de redes: corpo centrado e facecentrada.
E Os materiais cristalinos são formados pela união de diferentes células unitárias sem a presença de impurezasentre as células ou mesmo no interior das células unitárias.
Resposta esperada (Alternativas):
 A célula unitária é formada por átomos de forma organizada que se repete ao longo de grandes distâncias A
atômicas. Essa estrutura individual que se repete é denominada de célula unitária de estrutura cristalina.
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QUESTÃO 10 | Objetiva Código: 174215
Os materiais são classificados em três grandes grupos: os metais e suas ligas, as cerâmicas e os polímeros que
incluem, basicamente, plásticos e borrachas. A união de dois ou mais desses materiais formam uma classe adicional e
distinta de material: os compósitos.
Elaborado pelo Professor, 2018
 ​A respeito dos materiais compósitos, assinale a alternativa verdadeira.
​
Resposta esperada:
Referência: SOUZA, L. H. Ciência dos Materiais. Maringá-Pr.: UniCesumar, 2018. Página 21
a) Exemplos de materiais compósitos naturais são ossos e madeira.
b) Alumina é um exemplo de cerâmica e polietileno é um exemplo de polímero.
d) Existem inúmeras possibilidades para compósitos.
e) Compósitos possuem propriedades superiores aos seus constituintes em separado.
A Não existem materiais compósitos naturais.
B A alumina e o polietileno são exemplos de materiais compósitos fornecidos diretamente pela natureza.
C Alguns materiais compósitos são as fibras de vidro e os polímeros reforçados com fibras de carbono.
D Apesar do grande número de materiais metálicos, cerâmicos e polímeros, são poucas as combinaçõespossíveis entre eles para a formação de materiais compósitos.
E Um material compósito formado por 2 ou mais materiais distintos (metal, cerâmica ou polímero) dificilmenteatingirá propriedade maior do que a dos seus elementos constituintes em separado.
Resposta esperada (Alternativas):
 As fibras de vidro e os polímeros reforçados com fibras de carbono, também chamados de PRFC, são exemplos C
de compósitos utilizados em aplicações estruturais como a fuselagem de um avião, por exemplo.