Prova 1 - Ciência e Propriedade dos Materiais

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Disciplina: Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24) 
Avaliação: Avaliação I - Individual FLEX 
Nota da Prova: 10,00 
Legenda: Resposta Certa Sua Resposta Errada 
1. Os materiais são denominados cristalinos quando apresentam uma ordenação de átomos de longo 
alcance. Já os materiais amorfos não apresentam essa ordenação de átomos. Os metais em seu estado 
cristalino, como o aço e o alumínio comerciais, apresentam ordenação de seus átomos em estruturas 
cúbicas. Com relação aos metais cristalinos, analise as afirmativas a seguir: 
 
I- Os metais comerciais são policristalinos. A estrutura cristalina é formada a partir da solidificação do 
material fundido, em que ocorre a nucleação e o crescimento de grãos durante o processo de 
resfriamento. 
II- Os metais comerciais são denominados monocristalinos, pois apresentam um mesmo arranjo atômico 
(célula unitária) ao longo de todo o material. 
III- Os materiais policristalinos apresentam maior quantidade de imperfeições, denominadas contornos de 
grão, quando comparados aos materiais monocristalinos. 
IV- Materiais monocristalinos, por terem menor quantidade de defeitos na estrutura cristalina, 
apresentam valores de resistência mecânica mais próximos do valor teórico do material (calculado a 
partir das forças de ligações químicas). 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) As afirmativas I, III e IV estão corretas.
 b) As afirmativas II e IV estão corretas. 
 c) Somente a afirmativa I está correta. 
 d) As afirmativas I, II e IV estão corretas. 
 
2. Os contornos de grão são caracterizados como defeitos da estrutura cristalina, tendo em vista que nessas 
regiões existe uma desordem de átomos. Sobre os contornos de grão, analise as seguintes sentenças: 
 
I- Nos contornos de grão, a energia livre é menor do que no interior dos grãos. Por esse motivo, reações 
químicas, como a oxidação, ocorrem preferencialmente no interior dos grãos. 
II- Nos contornos de grão existem ligações químicas incompletas, o que resulta em uma energia livre 
mais elevada que no interior dos grãos. 
III- Um material policristalino é composto por vários grãos. 
IV- Um material monocritalino pode ser facilmente obtido por métodos de fabricação convencionais, não 
exigindo controle dos parâmetros de processamento. 
 
Agora, assinale a alternativa CORRETA: 
 a) Somente a sentença II está correta. 
 b) As sentenças II e III estão corretas. 
 c) As sentenças I e III estão corretas. 
 d) As sentenças II e IV estão corretas. 
 
3. Engenheiros alemães estão desenvolvendo uma alternativa sustentável para a produção de plásticos de 
alto desempenho usando terpenos, que são hidrocarbonetos encontrados em madeira rica em resina. Na 
produção de celulose, quando a madeira é quebrada para separar as fibras de celulose, os terpenos são 
isolados em grandes quantidades, surgindo como um subproduto, o óleo de terebintina. Paul Stockmann e 
seus colegas do Instituto de Bioengenharia e Engenharia de Interfaces desenvolveram um método 
escalonável para a escala industrial que converte o óleo de terebintina em precursores dos plásticos 
conhecidos como poliamidas. As poliamidas desempenham um papel importante na fabricação de 
componentes estruturais de alta qualidade, pois não apenas são resistentes ao impacto e à abrasão, como 
também resistem a muitos produtos químicos e solventes. Hoje, as poliamidas são produzidas 
principalmente a partir de petróleo bruto - o petróleo também é um hidrocarboneto, apenas considerado 
não renovável. Com base no exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) A principal vantagem da produção da poliamida a partir de terpenos é a substituição da fonte 
tradicional (petróleo) pela madeira. A madeira, diferentemente do petróleo, é um recurso renovável. 
( ) A produção de poliamida pelo método proposto apresenta grandes vantagens tecnológicas e 
econômicas em relação ao método de produção tradicional. 
( ) As poliamidas são caracterizadas pela alta resistência ao ataque químico de solventes. 
( ) As poliamidas são polímeros normalmente extraídos de alguns tipos de madeiras, as quais são ricas 
em resina, em processo já estabelecidos industrialmente e em grande escala. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bioplastico-transparente-
termicamente-estavel&id=010160181010#.W9EBoXtKgdU. Acesso em: 24 out. 2018. 
 a) V - V - V - F. 
 b) F - V - F - V. 
 c) V - V - V - V.
 d) V - F - V - F. 
 
4. As ligas de aço são compostas basicamente por uma proporção entre átomos de ferro e carbono. Em 
outros casos, são utilizados também outros elementos de liga em conjunto para obter propriedades 
específicas. Os elementos de liga adicionados, assim como o carbono, melhora as propriedades e permite 
que os aços sejam tratáveis termicamente em condições industriais. Sobre os elementos de liga de 
tratamento térmico dos aços, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) No processo de têmpera, o aço é inicialmente aquecido até a temperatura de fusão. A temperatura é 
mantida até a completa fusão do metal, que é posteriormente resfriado rapidamente em água à 
temperatura ambiente. 
( ) No tratamento térmico de revenido, o aço é aquecido até uma temperatura acima da temperatura de 
austenitização, e posteriormente resfriado de forma rápida, formando a estrutura denominada bainita. 
( ) Os átomos de carbono no aço substituem alguns átomos de ferro. Isso ocorre porque o raio atômico 
dos dois átomos é semelhante, permitindo que ocorra esse tipo de solubilização na estrutura cristalina. 
( ) Os elementos de liga, tais como o cromo e o vanádio, ficam solubilizados nos contornos de grão. No 
processo de têmpera, esses metais sofrem fusão, aumentando a resistência química dos contornos de grão 
após o processo. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) V - V - V - V.
 b) V - F - V - F. 
 c) F - V - V - F. 
 d) F - F - F - F. 
 
5. Os materiais metálicos são descritos através de suas estruturas cristalinas, chamadas de células unitárias. 
Sobre as células unitárias dos materiais metálicos, assinale a alternativa CORRETA: 
 a) Os materiais metálicos apresentam estrutura cristalina complexa, o que explica a sua elevada 
resistência mecânica. 
 b) Os materiais metálicos não apresentam cristalinidade. Por esse motivo as suas estruturas cristalinas 
são relativamente complexas. 
 c) Os materiais metálicos, em sua maioria, apresentam estruturas cristalinas cúbicas, como CFC e CCC, 
de elevada simetria. 
 d) Podemos calcular, através das características geométricas da célula unitária, a resistência mecânica de 
um material metálico. 
 
6. Os materiais cerâmicos apresentam diversas aplicações, e suas características técnicas são desenvolvidas 
de acordo com as necessidades da aplicação, processamento e custos. Com relação às características dos 
materiais cerâmicos, assinale a alternativa CORRETA: 
 a) Os vidros não são classificados como materiais cerâmicos, pois pertencem à classe dos polímeros. 
 b) Os materiais cerâmicos são intrinsecamente isolantes elétricos, pois não apresentam elétrons, somente 
prótons e nêutrons. 
 c) O cimento e o gesso, em função de sua característica de pega hidráulica, não são classificados como 
materiais cerâmicos. 
 d) Os materiais cerâmicos são na maioria dos casos compostos por óxidos metálicos, e apresentam 
estrutura cristalina com pouca simetria. 
 
7. Um novo material que é tão rígido quanto um metal, mas flexível o suficiente para resistir a fortes 
vibrações, promete transformar a indústria automobilística e vários outros setores. O material possui ao 
mesmo tempo uma alta rigidez e uma capacidade de amortecimento de impactos. Essa combinação quase 
impossível em um único material foi obtida usando folhas compostas trançadas em 3D a partir de fibras 
não ligadas entre si. Embora a trama seja criada como se fosse um materialtêxtil, os fios são metálicos. 
Isso permite que o interior do material se mova e absorva vibrações, enquanto o material circundante 
permanece rígido. Os materiais convencionais de amortecimento - a borracha, por exemplo - apresentam 
uma rigidez relativamente baixa, enquanto os metais e cerâmicas rígidos têm tipicamente um 
amortecimento insignificante. "Aqui, demonstramos que o alto amortecimento e a rigidez estrutural 
podem ser obtidos simultaneamente em treliças trançadas em 3D, soldando apenas juntas selecionadas da 
treliça, o que resulta em uma estrutura em rede intertravada para suportar carga, entrelaçada com 
elementos 'flutuantes' livres para gerar amortecimento", descreveram Ladan Salari Sharif e seus colegas 
da Universidade de Surrey, no Reino Unido. Com relação ao exposto, classifique V para as sentenças 
verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) O material descrito no texto combina as características de flexibilidade da borracha e a rigidez 
gerada pelo entrelaçamento de folhas em um arranjo tridimensional específico. 
( ) As folhas do material são entrelaçadas e algumas juntas selecionadas são soldadas, gerando certo 
nível de rigidez, combinada com certa mobilidade para absorção de energia mecânica. 
( ) A rigidez do material é diretamente proporcional a sua capacidade de absorver energia, como aquela 
gerada por vibrações. 
( ) A borracha é um material que apresenta uma baixa rigidez, ou seja, o seu módulo de elasticidade é 
baixo, apresentando uma alta capacidade de amortecimento. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=carros-sem-nenhuma-
vibracao&id=010160181016#.W9D4n3tKgdU. Acesso em: 24 out. 2018. 
 a) F - V - F - V. 
 b) V - F - V - F. 
 c) F - F - V - F. 
 d) V - V - F - V.
 
8. A maioria dos materiais são agrupados de acordo com as suas caraterísticas físico-químicas em metais, 
cerâmicas e polímeros. Embora não seja possível generalizar, observa-se que, em geral, os materiais de 
uma mesma classe apresentam algumas características (ou propriedades) típicas. O conhecimento dessas 
características comuns é o passo inicial para a seleção de materiais para certas aplicações. Com relação 
aos tipos e características dos materiais, analise as afirmativas a seguir: 
 
I- Os materiais metálicos apresentam propriedades adequadas para o desenvolvimento de estruturas que 
suportam cargas mecânicas, como a alta resistência mecânica e a deformação plástica (aviso de falha). 
II- Os polímeros apresentam ligações iônicas (fortes), o que permite a sua aplicação em situações em que 
há mudanças bruscas de temperatura, com picos de temperatura superiores ao ponto de fusão dos aços. 
III- A utilização de materiais cerâmicos é bastante abrangente, ou seja, eles podem ser utilizados em 
diversas aplicações. A principal desvantagem, no entanto, diz respeito ao seu baixo ponto de fusão, o que 
limita a aplicação em altas temperaturas. 
IV- Apesar dos metais, via de regra, apresentarem maior resistência mecânica quando comparados aos 
materiais poliméricos, esses últimos vêm gradativamente substituindo os metais em componentes de 
automóveis, pois são mais leves e propiciam economia de combustível. 
 
Assinale a alternativa CORRETA: 
 a) Somente a afirmativa IV está correta. 
 b) As afirmativas II e III estão corretas. 
 c) As afirmativas I e IV estão corretas. 
 d) As afirmativas I, II e IV estão corretas.
 
9. Os diferentes tipos de materiais apresentam propriedades físicas distintas. Essas propriedades apresentam 
relação direta com o tipo de ligação química presente no material. Sobre a relação entre o tipo de ligação 
química e as propriedades dos materiais, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) Materiais com elevada energia de ligação apresentam, em geral, uma temperatura de fusão mais 
elevada. 
( ) Os materiais poliméricos apresentam ligações primárias do tipo covalente (ligações entre átomos de 
carbono). 
( ) Os metais são caracterizados por ligações iônicas, características que lhes conferem uma baixa 
temperatura de fusão. 
( ) Os materiais poliméricos apresentam ligações secundárias e, por esse motivo, podem ser facilmente 
deformados. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) F - F - V - F. 
 b) V - V - F - V.
 c) F - V - F - F. 
 d) V - F - V - V.
 
10.Os materiais policristalinos, como a denominação sugere, são compostos por inúmeros grãos. No caso 
dos metais, esses grãos são formados já no processo de solidificação do metal: durante o processo de 
resfriamento do líquido, a fase sólida começa a ser formada simultaneamente em vários pontos (núcleos), 
que crescem a partir do líquido ao seu redor. No entanto, a orientação do arranjo cristalino é diferente em 
cada um desses grãos e, dessa maneira, forma-se uma interface imperfeita entre os grãos, onde há 
ligações químicas incompletas. Os contornos de grão, apesar de serem uma região de aparente 
fragilidade, acabam por "atrapalhar" a movimentação das discordâncias no material, o que culmina em 
aumento na tensão de escoamento. Esse aumento na tensão de escoamento pode ser calculado a partir da 
equação de Hall-Petch. Sobre o exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas: 
 
( ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é inversamente proporcional ao 
diâmetro médio do grão, ou seja, para tamanhos de grão menores, ocorre um aumento da tensão de 
escoamento, mantendo-se constantes as demais variáveis. 
( ) De acordo com a equação de Hall Petch, a tensão de escoamento é proporcional ao diâmetro médio 
do grão, ou seja, para tamanhos de grão maiores, ocorre um aumento da tensão de escoamento, 
mantendo-se constantes as demais variáveis. 
( ) Um aço comum à temperatura ambiente sob tensão trativa acima do limite de escoamento do 
material apresentará movimento de discordâncias, resultando em deformação permanente do material. 
( ) Os contornos de grão constituem barreiras ao movimento das discordâncias no material, visto que é 
necessária uma maior energia mecânica para que ocorra esse movimento. O acúmulo de discordâncias 
nos contornos de grão gera um aumento crescente na energia necessária para essa movimentação, 
resultando em encruamento. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA: 
 a) V - V - F - F. 
 b) V - F - V - V.
 c) F - V - F - F. 
 d) F - F - V - V. 
 
Prova finalizada com 10 acertos e 0 questões erradas.