04 (PETROBRÁS/2012 - Adaptada) Uma peça de engenharia, de geometria complexa, deve ser produzida a baixo custo. Ela deve possuir alta rigidez e alta tenacidade. Para atender a esses requisitos, o material adequado que um engenheiro seleciona é o:
(A) cerâmico ou compósito
(B) metal
(C) metal ou compósito
(D) polímero ou cerâmico
(E) compósito
Justifique sua escolha.
(A) cerâmico ou compósito
(B) metal
(C) metal ou compósito
(D) polímero ou cerâmico
(E) compósito
Passo 1
O enunciado pede um material que tenha
– alta rigidez (isto é, alto módulo de Young, denotado por ),
– alta tenacidade (grande área sob a curva tensão-deformação),
– permita geometrias complexas a baixo custo.
O conteúdo aqui é Seleção de Materiais, comparando classes (cerâmicos, metais, polímeros e compósitos) segundo propriedades mecânicas e viabilidade de manufatura.
– alta rigidez (isto é, alto módulo de Young, denotado por
– alta tenacidade (grande área sob a curva tensão-deformação),
– permita geometrias complexas a baixo custo.
O conteúdo aqui é Seleção de Materiais, comparando classes (cerâmicos, metais, polímeros e compósitos) segundo propriedades mecânicas e viabilidade de manufatura.
Passo 2
Definimos rigidez como o módulo de Young
, que quantifica a relação tensão–deformação na região elástica. A tenacidade é dada pela energia absorvida até fratura, ou seja, a área sob a curva tensão versus deformação. Material ideal deve ter simultaneamente
elevado e tenacidade alta.
Passo 3
Cerâmicos têm
Logo, descarta-se cerâmico puro.
Logo, descarta-se cerâmico puro.
Passo 4
Metais apresentam
Atendem tenacidade, mas no geral não alcançam o mesmo nível de rigidez de cerâmicos ou de certos compósitos.
Passo 5
Polímeros têm
Não satisfazem a alta rigidez.
Passo 6
Compósitos permitem combinar fibras de alto módulo (por exemplo, carbono com
) e matriz tenaz, resultando em materiais com
Além disso, processos de moldagem (injeção ou laminação) possibilitam peças de geometria complexa a baixo custo unitário em produção seriada.
Além disso, processos de moldagem (injeção ou laminação) possibilitam peças de geometria complexa a baixo custo unitário em produção seriada.
Resposta
(E) compósito