Prova 1 Ciencia

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Acadêmico: Mikael Robert Silva da Silva (2572667)
Disciplina: Ciência e Propriedade dos Materiais (EPR24)
Avaliação: Avaliação I - Individual ( Cod.:668768) ( peso.:1,50)
Prova: 29992169
Nota da Prova: 9,00
Legenda: Resposta Certa   Sua Resposta Errada  
1. "Um material que combina o humilde grafite com a não menos simples celulose da polpa de
madeira mostrou ser mais leve e mais forte do que materiais estruturais largamente utilizados,
incluindo aços, ligas de titânio e fibras de carbono. Além de extremamente forte, o novo material
estrutural é reciclável, o que promete fornecer uma alternativa ecológica para a construção de
veículos, aeronaves e coletes de segurança mais leves. Os materiais estruturais devem sua força e
resistência à presença de fortes ligações químicas primárias entre seus átomos: ligações
metálicas nos metais e ligas metálicas, ligações covalentes carbono-carbono nas fibras de
carbono e ligações iônicas na cerâmica. A força dessas ligações, no entanto, é tanto uma bênção
quanto uma maldição: para manipular, fabricar e reciclar esses materiais, essas ligações devem
ser quebradas e reformadas, o que exige altas temperaturas e consome grandes quantidades de
energia, levando a um custo substancial e a uma pegada ambiental pesada. Para fabricar um
compósito de grafite-nanocelulose, a equipe preparou uma pasta altamente concentrada de água,
flocos de grafite e nanocelulose em temperatura ambiente. Em seguida, essa mistura foi dispersa
em camadas com 20 micrômetros de espessura. As camadas são flexíveis, podendo ser dobradas
até um raio de 2 mm sem se quebrar, e várias camadas podem ser prensadas a quente para
formar folhas mais espessas. As medições mecânicas mostraram que o material é
excepcionalmente forte. As folhas são mais resistentes do que o aço inoxidável e 6 vezes mais
leves". Sobre o exposto, analise as seguintes afirmativas:
 
I- De acordo com o estudo, as folhas produzidas com o material apresentam excelente resistência
mecânica, além de serem substancialmente mais leves do que o aço inoxidável.
II- A equipe produziu um novo material compósito, com resistência mecânica superior a do aço
inoxidável. De fato, se trata de um material compósito, pois agrega um material cerâmico (grafite)
e um material polimérico (nanocelulose).
III- O material produzido é extremamente resistente. Esse fato se deve às ligações secundárias de
nanocelulose. As ligações secundárias são de maior magnitude quando comparadas às ligações
primárias.
IV- Possíveis aplicações elencadas pela pesquisa estão no setor automobilístico, na produção de
aeronaves e de coletes de segurança. Os produtos desses segmentos podem ser otimizados com
a aplicação de materiais com baixa densidade e elevada resistência.
 
Assinale a alternativa CORRETA:
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=madeira-grafite-
supera-titanio-fibras-carbono&id=010160200115#.Xpepc8hKiUk. Acesso em: 24 jun. 2020.
 a) As afirmativas I e III estão corretas.
 b) As afirmativas II e III estão corretas.
 c) Somente a afirmativa IV está correta.
 d) As afirmativas I, II e IV estão corretas.
2. 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) F - V - V - F.
 b) F - F - F - F.
 c) V - F - V - F.
 d) V - V - V - V.
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. Atualmente, as poliamidas são produzidas principalmente
a partir de petróleo bruto - o petróleo também é um hidrocarboneto, apenas considerado não
renovável. Com base no exposto, assinale a alternativa CORRETA:
 
FONTE: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bioplastico-
transparente-termicamente-estavel&id=010160181010#.W9EBoXtKgdU. Acesso em: 24 out. 2018.
 a) As poliamidas são caracterizadas pela alta transparência, sendo utilizada para a fabricação de
fachadas em substituição ao epóxi.
 b) 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.
 c) 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.
 d) A produção de poliamida pelo método proposto apresenta grandes vantagens tecnológicas e
econômicas em relação ao método de produção tradicional.
4. Apesar dos materiais cristalinos apresentarem um arranjo atômico constante ao longo do
material, descrito pela sua célula unitária, este irá apresentar, invariavelmente, defeitos de
estrutura cristalina. Esses defeitos são caracterizados, por exemplo, pela falta de átomos na
estrutura. Com relação aos defeitos da estrutura cristalina, classifique V para as sentenças
verdadeiras e F para as falsas:
 
(    ) As lacunas são defeitos presentes nos materiais, que se caracterizam pela falta de átomos na
estrutura, distribuídas de forma aleatória no material. O número de lacunas aumenta
exponencialmente com a temperatura do material.
(    ) As impurezas são um tipo de defeito da estrutura cristalina, caracterizadas pela presença de
átomos estranhos na rede. De fato, em muitos casos, esses átomos são introduzidos de forma
proposital para obter propriedades específicas (como é o caso do carbono na estrutura do ferro,
caracterizando os aços e ferros fundidos).
(    ) As impurezas podem ser basicamente de dois tipos: substitucional ou intersticial. Quando o
raio atômico do elemento a ser solubilizado é semelhante ao do material que irá solubilizá-lo, as
impurezas tendem a ser intersticiais.
(    ) As discordâncias são tipos específicos de defeitos na rede cristalina, e são caracterizadas
como regiões onde ocorre uma falha de alinhamento do átomos. Essas falhas são relevantes, e a
sua capacidade de movimentação com a aplicação de carga mecânica determina algumas
propriedades do material.
 
Assinalea alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
 a) F - F - V - V.
 b) V - V - F - V.
 c) V - V - V - F.
 d) V - F - F - V.
5. As características das ligações químicas dos materiais poliméricos definem as suas propriedades,
tais como o ponto de fusão e maleabilidade. Sobre as ligações químicas nos polímeros, assinale a
alternativa CORRETA:
 a) Os materiais poliméricos apresentam ligações metálicas do tipo carbono-carbono, que
contribuem para uma elevada condutividade elétrica.
 b) Os materiais poliméricos apresentam ligações covalentes, que consiste em uma ligação
química primária.
 c) As ligações secundárias são responsáveis pela elevada temperatura de fusão dos materiais
poliméricos.
 d) Em função da rigidez das ligações iônicas, os polímeros devem ser processados em
temperaturas acima de 1000 °C.
6. 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) F - F - V - V.
 c) F - V - F - F.
 d) V - F - V - V.
7. Os materiais amorfos não apresentam ordenação atômica de longo alcance. Sobre os materiais
amorfos, assinale a alternativa CORRETA:
 a) Um material amorfo pode ser obtido através do resfriamento de qualquer material em estado
de equilíbrio.
 b) Um material tipicamente cristalino, como o alumínio, em hipótese alguma poderá se tornar
amorfo.
 c) Um material tipicamente cristalino pode se tornar amorfo se a taxa de resfriamento a partir do
líquido for suficientemente elevada.
 d) Os materiais amorfos se apresentam sempre transparentes, como é o caso do vidro e de
alguns tipos de polímeros.
8. Os materiais cerâmicos vêm sendo desenvolvidos e aperfeiçoados ao longo de milênios, porém,
somente com o o advento das técnicas de caracterização de materiais pôde-se compreender os
complexos arranjos cristalinos e relacioná-los com as suas propriedades. Com relação às
cerâmicas e suas propriedades e aplicações, analise as afirmativas a seguir:
 
I- Algumas cerâmicas são utilizadas para a confecção de tijolos aplicados no isolamento de calor
em equipamentos com alta temperatura. São os casos de fornos para a fusão de metais. O
material cerâmico em contato com o metal líquido deve resistir à temperatura de processamento,
com uma vida útil adequada.
II- Tijolos e telhas, assim como o cimento, são materiais cerâmicos utilizados na construção civil.
Os dois primeiros fazem parte da classificação "cerâmica vermelha", produtos que são
conformados e queimados em alta temperatura. Já o cimento é um material que apresenta pega
hidráulica, adquirindo alta resistência após a cura.
III- As lixas e os rebolos são materiais compostos por partículas cerâmicas abrasivas, utilizados
para desbastar ou polir superfícies de diversos materiais. A principal característica das cerâmicas
utilizadas para esse é a alta dureza, relacionada com a forte energia de ligação entre os átomos
desses materiais.
IV- Os compósitos mais comuns são aqueles que utilizam polímeros em conjunto com metais.
Normalmente utiliza-se uma matriz metálica, em conjunto com fibras de material polimérico. Um
exemplo desse material é a fibra de polietileno, que consiste em uma matriz de alumínio, contendo
fibras poliméricas, processada por fundição a 600 graus Celsius.
 
Assinale a alternativa CORRETA:
 a) As afirmativas III e IV estão corretas.
 b) As afirmativas II e IV estão corretas.
 c) As afirmativas I e IV estão corretas.
 d) As afirmativas I, II e III estão corretas.
9. 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) As afirmativas I, II e IV estão corretas.
 b) As afirmativas II e III estão corretas.
 c) As afirmativas I e IV estão corretas.
 d) Somente a afirmativa IV está correta.
10.Os polímeros são um grupo de materiais que, em virtude de suas características técnicas, de
custo e de processamento, vêm ganhando espaço em diversos segmentos. Em diversos casos,
eles podem inclusive substituir completamente partes metálicas em diversos produtos. Com
relação às características dos materiais poliméricos, analise as afirmativas a seguir:
 
I- Uma das vantagens dos polímeros é a sua relativa baixa temperatura de processamento,
quando comparado com a da maioria dos metais comerciais. Isso se traduz em um menor
consumo energético, e menores custos de processamento.
II- Os polímeros apresentam algumas limitações, que podem ser melhoradas com a utilização de
aditivos no processamento. Normalmente, não são resistentes a intempéries, ocorrendo a
degradação progressiva das cadeias com a radiação UV.
III- Uma das principais características dos polímeros, que explica a sua versatilidade, diz respeito
à confiabilidade do produto confeccionado ao longo do tempo. Diferentemente dos metais, não
apresentam corrosão ou qualquer tipo de degradação de suas propriedadesao longo do tempo
sob ação de intempéries.
IV- A resistência específica (definida como a razão entre a resistência mecânica e a densidade
aparente) dos polímeros termoplásticos, como o PP e o PE, é maior que a maioria dos metais
ferrosos comerciais (aços e ferros fundidos). Por esse motivo, é prática usual a substituição de
componentes mecânicos metálicos, como bielas e eixos de veículos automotivos, por similares
confeccionados em PP e PE.
 
Assinale a alternativa CORRETA:
 a) As afirmativas III e IV estão corretas.
 b) As afirmativas I e II estão corretas.
 c) As afirmativas I e IV estão corretas.
 d) As afirmativas II e III estão corretas.
Prova finalizada com 9 acertos e 1 questões erradas.