Resolução do 1º Teste de Ciência de Materiais. Lisboa, 27 de Abril de 2010 COTAÇÕES

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1 Resolução do 1º Teste de Ciência de Materiais Lisboa, 27 de Abril de 2010 COTAÇÕES Pergunta Cotação 1. (a) 0,50 1. (b) 0,50 1. (c) 0,50 1. (d) 0,50 2. (a) 0,50 2. (b) 0,50 2. (c) 0,50 2. (d) 0,50 2. (e) 0,50 2. (f) 0,50 2. (g) 0,50 2. (h) 0,50 2. (i) 0,50 2. (j) 0,50 3. (a) 0,50 3. (b) 0,50 3. (c) 0,50 3. (d) 0,50 3. (e) 0,50 3. (f) 0,50 4. (a) 1,00 4. (b) 1,00 4. (c) 1,00 4. (d) 1,00 4. (e) 1, , ,00 7. (a) 0,50 7. (b) 0,50 7. (c) 0,50 7. (d) 0,50 20,00

2 1. (a) Os materiais metálicos são habitualmente: cristalinos, dúcteis e bons condutores de calor e de electricidade (b) A ligação atómica nos materiais cerâmicos é: uma mistura dos tipos iónico e covalente (c) O polietileno (PE), o policloreto de vinilo (PVC) e a borracha de estireno-butadieno (SBR) são exemplos de materiais: poliméricos (d) Um exemplo de um material compósito é: resina epoxídica reforçada por fibra de vidro 2. O Molibdénio (Mo) apresenta estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC) sendo o seu raio atómico e o seu peso atómico 0,1363 nm e 95,94 g/mol, respectivamente. Número de Avogadro 6,023 10²³/mol. (a) Um átomo de Mo pesa: 1, kg (b) O parâmetro de rede a do Mo é: 3, cm (c) O número de átomos que existem num centímetro cúbico de Mo é: 6, (d) A densidade teórica do Mo é: 10, kg/m 3 (e) O factor de compacidade atómica do é: 68% (f) A disposição dos átomos no plano da estrutura do Mo é:

3 B (g) O número de átomos que existem num centímetro quadrado do plano referido na alínea (f) é: 1, (h) Os índices das direcções de máxima compacidade contidas no plano ( 011 )do Mo são: [ 111] e [ 111] (i) O número de átomos que existem em 2 cm de comprimento das direcções referidas na alínea (h) é: 7, (j) A estrutura cristalina do Mo foi determinada utilizando difracção de raios-x. Sabendo que a difracção (de primeira ordem) pelos planos { 110} ocorreu para um ângulo 2θ40,534º, o comprimento de onda λ dos raios-x utilizados seria: 1,542 Å 3. (a) Atendendo à sua extensão, os defeitos das estruturas cristalinas são classificados em: pontuais, lineares e superficiais (b) Nos sólidos iónicos, os defeitos pontuais aparecem sempre: aos pares (c) As deslocações são defeitos: lineares (d) Atendendo à orientação relativa da linha da deslocação e do vector de Burgers, as deslocações classificam-se em: cunha, parafuso e mistas (e) Nas estruturas cúbicas de faces centradas, os sistemas de escorregamento mais prováveis são: { 111} 110 (f) O encruamento que ocorre durante a deformação plástica dos sólidos cristalinos é devido: à multiplicação de deslocações

4 4. Um provete cilíndrico com 1 cm de diâmetro e 10 cm de comprimento (dimensões iniciais) foi traccionado até à fractura. Ao atingir-se a tensão nominal de 150 MPa, o comprimento do provete era 10,5 cm, tendo a deformação sido puramente elástica. A deformação ocorreu de maneira uniforme até atingir-se a carga de N, sendo nesse instante o diâmetro igual a 0,8 cm. Calcule: (a) o módulo de Young do material do provete; No domínio elástico: ε n Δl 10, ,05 σ n Eε n E σ n ε n 150 MPa 0, MPa 3 GPa (b) a tensão máxima a que o provete foi submetido; σ n max F max A N 509,3 MPa π (0,5x10-2 ) 2 2 m (c) a tensão real correspondente à carga máxima a que o provete foi submetido; σ r max F max A N 795,8 MPa π (0,4x10-2 ) 2 2 m (d) a extensão nominal correspondente ao ponto de carga máxima; σ r σ n (1+ ε n ) 795,8 509,3(1+ ε n ) ε n 0,562 (e) o comprimento do provete ao atingir-se a carga F0, se aquele tivesse sido descarregado ao atingir-se uma carga ligeiramente inferior à carga máxima (40 000N ΔF, com ΔF ~ 0). Recuperação elástica na descarga de σ max 509,3 MPa até 0 MPa: Δε 0 σ max E 0 509, ,1698 ε final ε max Δε 0,562 0,1698 0,3922 ε final Δl l final l final ,3922 l final 13,922 cm

5 5. Deduza a equação para o módulo de Young de um compósito do tipo laminado com fibras unidireccionais e matriz polimérica, solicitado em condições de isodeformação. Ver dedução na Página 780 do livro Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais - 3ª edição, W. F. Smith. Lisboa: Mc Graw-Hill Portugal (1998). EM RELAÇÃO ÀS PERGUNTAS TEÓRICAS INDICAM-SE APENAS OS TÓPICOS QUE DEVERIAM SER ABORDADOS 6. Quais são os factores que afectam o empilhamento dos iões nos sólidos iónicos? Justifique. O empilhamento dos iões nos sólidos iónicos (cerâmicos) é determinado fundamentalmente pelos seguintes factores: 1. O tamanho relativo dos iões presentes no sólido iónico (considerando os iões como esferas rígidas com um determinado raio); 2. A necessidade de equilibrar as cargas electrostáticas, de modo a manter a neutralidade eléctrica no sólido iónico. Ver Páginas 584 e 585 do livro Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais - 3ª edição, W. F. Smith. Lisboa: Mc Graw-Hill Portugal (1998). 7. Defina os seguintes termos: (a) monómero; Composto molecular simples que se pode ligar covalentemente a outros de modo a formar longas cadeias moleculares (polímeros). (b) mero; Unidade de repetição numa cadeia polimérica. (c) copolímero; Polímero formado por cadeias poliméricas constituídas por duas ou mais unidades de repetição quimicamente diferentes (dois ou mais tipos de meros), que podem estar dispostas em sequências diferentes. (d) grau de polimerização. Número de meros que constituem a cadeia molecular do polímero. Determinado pelo quociente entre a massa molecular média do polímero e a massa molecular de um mero.