Atividade A2 - Seleção de Materiais Mecânicos

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Questão 01
Uma garrafa de vidro e uma lata de alumínio que possuem 600 mL são mantidas em um refrigerador por duas horas com o objetivo de observar qual dos dois líquidos ficará mais frio. Ao retirá-las do refrigerador com as mãos a temperatura de 30ºC, tem-se a sensação de que a lata de suco está mais fria que a garrafa.
 Assinale a alternativa que melhor justifica o fenômeno acima:
Resposta correta: O fato pode ser explicado pelo conceito de condutividade térmica, ou seja, o alumínio do qual é constituído a lata possui maior condutividade térmica que o vidro, de que por sua vez é feito a garrafa, razão pela qual sente-se a lata mais fria nas mãos.
Questão 02
O projetista mecânico de uma empresa desenvolveu um suporte que deverá ser implantado em um determinado produto. Para isto, um pino foi feito em aço 1020 e um anel foi feito em latão (mostarda). O projetista elaborou o protótipo, mas na hora de testar viu que o diâmetro do pino estava dois décimos de milímetro maior que o diâmetro interno do anel de latão, conforme figura abaixo. Dados:; = . 
 Figura - Protótipo do pino e anel
Fonte: Elaborada pelo autor.
Assinale a alternativa que indique o melhor a ser feito para que o projetista teste o protótipo:
Resposta correta: O projetista deve aquecer o anel para que ele se dilata, aumentando suas dimensões, inclusive o diâmetro, além de manter o pino na temperatura ambiente.
Questão 03
O diagrama de Ashby é uma ferramenta muito importante para auxiliar na seleção adequada do material em projetos, pois nele mostra a relação do módulo de elasticidade (Módulo de Young [GPa]) dos materiais em função da densidade (ver figura abaixo). Para um projeto, você deve selecionar um material com elevados valores no módulo de elasticidade e densidade abaixo de 10.000 .
Figura - Diagrama E - p
demonstrando as famílias de materiais e seus respectivos envelopes.
Fonte: Ashby (2012, p. 54).
ASHBY, M. F. Seleção de Materiais no Projeto Mecânico. 4. ed. Campus, 2012.
Neste sentido, assinale a alternativa que indica qual é o melhor material a ser selecionado para o projeto:
Resposta correta: Para atender aos requisitos do projeto você selecionaria um material metálico ou cerâmico que possuam densidade menor do que 10,000 . Portanto, deve-se sempre levar em consideração, como critério de desempate, o material mais barato.
Questão 04
A condutividade térmica é uma característica importante e deve ser levada em consideração ao selecionar um determinado material. O nosso dia a dia está cercado de materiais com diversas aplicabilidades envolvendo o calor, isto é, podemos utilizar materiais que apresentam facilidade na transferência de calor e outros que possuem dificuldade na sua transmissão. A tabela abaixo apresenta a condutividade térmica de alguns materiais.
Tabela 1 - Materiais e suas propriedades térmicas
	Material
	Condutividade térmica [W/m. K]
	Cobre
	398
	Nylon 6,6
	0,24
	Ouro
	315
	Polipropileno
	0,12
 Nesse sentido, assinale a alternativa que está de acordo com os conceitos da condutividade térmica dos materiais:
Resposta correta: O fenôme no da condução de calor nos materiais sólidos ocorre através do transporte do calor pelos elétrons livres, razão pela qual nos metais puros a condutividade térmica é mais elevada em comparação com materiais não metálicos. 
Questão 05
Nas pontes e viadutos, é comum a utilização das juntas de dilatação (ver figura abaixo), devido ao tráfego de veículos que faz com que as estruturas de concreto se movimentam e acabam se chocando. Tais juntas também são utilizadas para controlar a dilatação térmica que o concreto sofre a fim de evitar trincas e fissuras, que ocasiona acidentes.
Figura - Junta de dilatação
Fonte: Michiel1972 / Wikimedia Commons. 
Com base no apresentado, assinale a alternativa que melhor representa o fenômeno descrito acima:
Resposta correta: Dentre outras aplicações, a utilização de juntas de dilatação deve-se ao fenômeno de expansão linear que corresponde à habilidade do material se dilatar e contrair e assim evitar o aparecimento de trincas e fissuras.
Questão 06
Como engenheiro, você deve selecionar um material para um determinado produto com diversas propriedades mecânicas. Sendo assim, o material deve ser resistente ao impacto e não pode estar enferrujado, pois será utilizado para fins cirúrgicos. Além disso, deve ser capaz de resistir a forças cíclicas e possuir fácil processo de fabricação, bem como pouca quantidade de massa por volume para redução de custo do produto.
Neste sentido, assinale a alternativa que apresenta as propriedades dos materiais que devem ser levadas em consideração na sua seleção:
Resposta correta: O material deve ser tenaz, possuir uma ótima resistência à corrosão, ser resistente à fadiga, possuir boa conformabilidade e baixa densidade, respectivamente.
Questão 07
Os materiais que são bons condutores térmicos apresentam arranjo atômico que tem a capacidade de transferir calor até que todo o objeto entre em equilíbrio térmico. Além disso, estes bons condutores apresentam alto valor de condutividade térmica enquanto os materiais isolantes apresentam baixos valores de condutibilidade térmica.
Neste sentido, sobre a aplicabilidade dos materiais no dia a dia, analise as afirmativas a seguir:
I. Ao comprar um refrigerante que deve ser resfriado rapidamente e que contenha a mesma área superficial e volume, é aconselhável optar pelo material de vidro em vez do de alumínio.
II. As panelas que são utilizadas para cozinhar em sua maioria são feitas de ferro e alumínio, pois devem possuir uma ótima transmissão de calor entre a chama do fogo e o alimento a ser preparado.
III. Nos restaurantes, é comum a utilização de isopor para embalar os alimentos (marmitex), pois este material possui boa condutibilidade térmica e mantém o alimento aquecido por mais tempo.
IV. Os cabos das panelas utilizadas para cozinhar são feitos de materiais com baixa condutibilidade térmica, como a madeira e alguns tipos de polímeros.
Está correto o que se afirma em:
Resposta correta: II e IV, apenas.
Questão 08
O transporte ferroviário é considerado o transporte pioneiro utilizado em viagens turísticas de massa principalmente pelo fato de ser utilizado como meios de hospedagens aos turistas. No outono alemão, é comum haver amplitude térmica de 0ºC a 20ºC durante o dia, sendo que o ferro utilizado nos trilhos possui  
LOHMANN, G.; OLIVEIRA, M.Transporte ferroviário de passageiros turísticos: o estado da arte. Turismo em Análise, v. 19, n. 1, maio 2018.
Assinale a alternativa que apresenta a resposta correta para o cálculo realizado:
Resposta correta: É possível analisar o que acontece com o ΔL (se negativo ou positivo) mesmo sem saber o comprimento inicial, pois esta é uma relação direta dependente da amplitude de variação térmica e do coeficiente de expansão linear.
Questão 09
Os materiais devem passar por uma série de análises antes de serem selecionados para uma determinada aplicação e, para que isto ocorra, o engenheiro deve atender a diversos critérios que são dispostos sequencialmente a fim de auxiliá-lo na correta seleção do material
Neste sentido, assinale a alternativa que indica os passos ao selecionar um determinado material:
Resposta correta: Primeiramente, deve-se listar as restrições e objetivos do projeto e depois realizar uma triagem dos materiais; em seguida, deve-se classificá-los com a capacidade de atender aos requisitos e finalizar com a verificação do histórico de falhas daquele material.
Questão 10
O coeficiente de expansão linear de um material faz parte da compreensão da expansão ou contração de um material sólido, que dilata ao ser submetido a um aumento de temperatura e contrai quando resfriado. Dessa forma, esse fenômeno está presente em nossos dias em diversas aplicações, principalmente na área da engenharia.
A respeito dos exemplos do fenômeno do coeficiente de expansão linear, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
I. ( ) Os fios utilizados na transmissão de correnteelétrica são sempre maiores que a distância entre os postes, pois se fosse utilizado a distância exata os fios poderiam se romper em dias frios, devido à sua contração.
II. ( ) O termômetro de mercúrio é um exemplo de expansão térmica linear devido à sua variação de temperatura no termômetro for inversamente proporcional a dilatação do mercúrio, que favorece a dilatação dentro do tubo capilar.
III. ( ) A utilização de juntas de dilatação nos trilhos de trens decorre do fato de o metal se contrair e dilatar durante as amplitudes térmicas do dia e da noite.
IV. ( ) Os fios  utilizados na transmissão de corrente elétrica são sempre maiores que a distância entre os postes, pois se fosse utilizado a distância exata os fios poderiam se romper em dias frios, devido à sua dilatação.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
Resposta correta: V, F, V, F.