O controle da resistência mecânica, ductilidade e dureza dos materiais metálicos pode ser realizado por processos de encruamento e de recristalização. Defina (1) encruamento e (2) recristalização. Qual o efeito, em cada um desses processos, no tamanho médio de grãos da amostra/peça tratada?

O desenvolvimento tecnológico busca novos materiais com alta eficiência para serem utilizados na construção de dispositivos com tamanho cada vez menor. Os materiais nanoestruturados são crescidos com diferentes morfologias como: esferas, fios, placas e cubos e recebem uma designação segundo o número de dimensões. Assinale a sequência que corresponde às formas citadas.

Em uma indústria metalúrgica, são produzidos dois tipos de peças utilizando ligas metálicas à base de ferro: peça tipo (1) – para a montagem de uma estrutura que deve suportar uma carga elevada e deve ter dureza Mohs acima de 4, para garantir a resistência mecânica desejada; peça tipo (2) – para a produção de ferramentas de corte, com grande fragilidade e com dureza Mohs acima de 8. Esta dureza deve ser confirmada através da obtenção da microdureza das fases presentes na liga. Estão disponíveis equipamentos de medição de dureza que utilizam as técnicas: Brinell com penetrador de esfera de aço, microdureza Vickers com penetrador tipo pirâmide quadrada de diamante, microdureza Knoop com penetrador tipo pirâmide retangular de diamante e Rockwell B com esferas de aço.

Em uma barra de Aço A-36 (2,0 m de comprimento (z), 100 mm de largura (x) e 50 mm de espessura (y)) foi aplicada uma força de tração axial de 100 kN.

O módulo de elasticidade deste aço é E_A-36 = 200 GPa e o Coeficiente de Poisson, v_A-36 = 0,4.

Considerando que ocorre somente deformação elástica, obtenha as variações no comprimento e nas dimensões da área da seção transversal desta barra.

A determinação e análise de materiais cristalinos pode ser possível com a utilização da técnica de difração de raios-X, por meio da determinação dos raios difratados por planos atômicos e da Lei de Bragg: nλ = 2d_hkl senθ (um dos principais parâmetros para a análise é a determinação da distância interplanar dhkl e o ângulo de difração 2θ). Considerando um material de estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, com parâmetro de rede de 0,30 nm, ordem de reflexão 1, e supondo ainda que foi utilizada radiação monocromática com comprimento de onda de 0,15 nm, calcule: (1) a distância interplanar e (2) o ângulo de difração para o conjunto de planos (200).

No atrito do ar com um corpo em alta velocidade, ocorre transferência de calor do fluido para o corpo ou do corpo para o fluido. Considerando o modelo de um gás térmicamente e caloricamente perfeito e com auxílio da teoria da camada-limite turbulenta, com número de Prandtl igual a um, pode-se afirmar, a respeito do fluxo de calor, que:

O sistema de equações que descreve o movimento de um fluido compressível, tal como é utilizado na dinâmica dos gases térmica e caloricamente perfeitos, é deduzido com base em três leis da física clássica, a saber:

A equação de Navier-Stokes, tal como ela é utilizada em aerodinâmica compressível subsônica, admite que a atmosfera está em repouso e a aceleração da gravidade tem efeito desprezível. Adimensionalizando-se esta equação tendo como referência as propriedades do escoamento não perturbado (velocidade, pressão, massa específica, viscosidade dinâmica), além de uma grandeza geométrica e de um tempo característico, o conjunto de parâmetros de similitude encontrado seria:

Em variáveis de Euler, em um sistema cartesiano, o campo de velocidades de um escoamento é representado por v(x,y,z,t) = 2x i – y j +(3t–z) k . A aceleração de uma partícula de fluido que no instante t = 0 se encontra na origem do sistema de coordenadas é:

O escoamento bidimensional de um fluido é definido, em coordenadas lagrangianas, por x(x₀, y₀, t) = x₀ e^kt e y(x₀, y₀, t) = y₀ e^–kt onde k é uma constante. As componentes da velocidade são:

Um tubo, cujo diâmetro externo mede 50 mm, é mantido a 200 ºC. Recobrindo o tubo, existe um revestimento cuja espessura vale 75 mm. A temperatura do exterior do revestimento é igual a 20 ºC, sendo esta a mesma do ar circundante. A potência térmica transferida para um trecho de um metro de tubo é:

Um parafuso de movimento cujo diâmetro nominal é igual a 60 mm, com rosca quadrada de três entradas e passo igual a 4, é usado para elevar uma carga de 2 000 N. O parafuso é acionado por um motor elétrico de indução trifásico, alimentado pela rede elétrica convencional cuja frequência é igual a 60 Hz. Houve uma falha por fadiga desse parafuso e ele será substituído por outro feito em material mais resistente, com mesmo diâmetro, mas com rosca de duas entradas e passo igual a 5. O motor passará a ser acionado por um inversor de frequência. A frequência que deverá ser ajustada nesse equipamento para que a velocidade de levantamento da carga seja igual a do parafuso inicial é:

Uma placa de aço faz parte de uma máquina que é operada sob temperatura inferior a da transição dúctil-frágil do material da placa. A placa possui 30 mm de espessura e 12 metros de largura. No centro da placa, há uma trinca com 320/π mm de comprimento na direção transversal da placa. Sabe-se que o valor nominal da tensão normal, na direção longitudinal, de projeto da placa é igual a 60 MPa. Sabendo-se que a tenacidade à fratura vale 28 MPa.m^1/2, o fator de segurança para o componente é:

Para um determinado componente estrutural, o resultado de um teste de fadiga mostra que, para uma tensão de 250 MPa (Tensão normal alternada), a vida do componente é de 10⁶ ciclos. Para valores de tensão menores do que este, não se detectou falha por fadiga. Um componente idêntico ao testado foi usado por 25 000 ciclos, sob tensão normal de intensidade igual a 400 MPa (tensão normal alternada). Nessa condição, o ensaio de fadiga indica que a vida seria de 10⁵ ciclos. Se, após o carregamento de 400 MPa, for submetido à tensão de 250 MPa, o componente resistirá a:

Um cubo é montado num eixo com o ajuste H7j6. Sabe-se que a medida nominal das peças é igual a 27 mm.

O termo manutenção preditiva refere-se a

Ar a 300 ºC e sob pressão igual a 0,70 MPa é expandido isoentropicamente a partir de um tanque até que sua velocidade seja igual a 300 m/s. A temperatura e o número de Mach para a condição de alta velocidade são, correta e respectivamente,

Dados: Cp = 1 005 J/kg ºK

γ = 1,4 R = 287 J/kg ºK

Um óleo com viscosidade dinâmica igual a 0,4 Ns/m² e densidade igual a 900 kg/m³ escoa num duto de seção circular de diâmetro igual a 50 mm. A vazão num trecho retilíneo e horizontal de tubulação, com 10 m de comprimento, sabendo-se que a diferença de pressão neste trecho é igual a 40 kPa, é:

Uma flange de fechamento de janela de inspeção de um vaso, cuja pressão interna varia de 0,1 a 0,6 MPa, é mantida fechada e vedada por meio de uma junção por parafusos. A área sujeita à pressão é de 10 000 mm² e quatro parafusos idênticos e igualmente espaçados são usados para manter a tampa fechada e vedada. Os parafusos são apertados de modo que a pré-carga em cada um deles seja igual a 1 500 N. Assinale a alternativa que responde, correta e respectivamente, aos seguintes questionamentos: Essa pré-carga é suficiente para manter a tampa vedada quando a pressão máxima atuar no interior do vaso? Quanto varia a carga axial nos parafusos, F_p, em razão da variação da pressão no vaso?

Uma pequena aeronave pesa 7 200 N e a superfície alar é de 10 m². Se a velocidade de cruzeiro for igual a 60 m/s, o valor do coeficiente de sustentação será: