MAPA - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA - 53_2025

 

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M.A.P.A. MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
Seleção de materiais sujeitos a esforços mecânicos

 
Olá, aluno!
Tudo bem? Seja bem-vindo à nossa atividade M.A.P.A. da disciplina Materiais de construção mecânica. Esta atividade tem como tema “Seleção de materiais para esforços mecânicos”. Nesta atividade você encontrará situações onde terá que aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de Materiais de construção mecânica para a solução de alguns problemas.
As suas tarefas nesse M.A.P.A. serão:
Analisar esforços mecânicos submetidos em materiais.
 

CONTEXTUALIZAÇÃO

 
Durante a disciplina de Materiais de construção mecânica conhecemos diversos materiais e vimos diversas possibilidades de aplicações para estes materiais, o que nos possibilita identificar situações em que os materiais estudados são adequados ou não, situações essas que podem envolver a resistência mecânica do material, ductilidade, resistência à corrosão, entre outras.
Nesta atividade você é o responsável pela manutenção de uma indústria e encontrará alguns cenários onde necessitará aplicar os conhecimentos adquiridos na disciplina de materiais de construção mecânica.

1) Um cabo de aço de seção transversal circular, com diâmetro de 10 mm, é submetido a uma força axial de tração de 12 kN. O limite de escoamento do aço é 250 MPa. Calcule a tensão normal que atua no cabo e determine se ele ultrapassa o limite de escoamento do material. Justifique sua resposta e indique as possíveis consequências caso o limite seja ultrapassado.


​2) Um tubo metálico com diâmetro externo de 50 mm e espessura de parede de 5 mm está submetido a uma força de tração axial de 15 kN. O material do tubo possui limite de escoamento de 250 MPa.
a) Calcule a área da seção transversal resistente do tubo.
​b) Determine a tensão normal de tração no tubo.
​c) Verifique se o tubo suporta a carga.

​3) Como o módulo de elasticidade está relacionado ao comportamento de um material quando submetido a uma força? Explique a diferença entre deformação elástica e plástica.

​4) Explique a diferença entre resistência, dureza, ductilidade e tenacidade em materiais metálicos.

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Por que os polímeros termoplásticos são mais fáceis de reciclar do que os termofixos?

 

ATIVIDADE 1 - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA - 53_2025

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EXERCÍCIO 1:
​ Qual é a principal diferença entre o aço carbono e o ferro fundido em termos de composição e aplicação na construção mecânica?

​EXERCÍCIO 2:
Por que os polímeros termoplásticos são mais fáceis de reciclar do que os termofixos?

​EXERCÍCIO 3:
 Qual é a relação do aumento do teor de estanho nas propriedades mecânicas do Bronze?

​EXERCÍCIO 4:
Quais são os metais que compõem o latão? O que acontece com a temperatura de fusão com o aumento de cada componente dessa liga?

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EXERCÍCIO 1:
​ Qual é a principal diferença entre o aço carbono e o ferro fundido em termos de composição e aplicação na construção mecânica?

​EXERCÍCIO 2:
Por que os polímeros termoplásticos são mais fáceis de reciclar do que os termofixos?

​EXERCÍCIO 3:
 Qual é a relação do aumento do teor de estanho nas propriedades mecânicas do Bronze?

​EXERCÍCIO 4:
Quais são os metais que compõem o latão? O que acontece com a temperatura de fusão com o aumento de cada componente dessa liga?

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a) Para o motor Otto, CALCULE a taxa de calor fornecido ao ciclo necessário para que o motor produza a potência especificada, considerando o comportamento ideal do ar e regime permanente.

 

MAPA - EMEC - TERMODINÂMICA - 53_2025

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Olá, alunos!
 
Sabe-se que o estudo da termodinâmica é fundamental para a engenharia, pois fornece a base teórica para entender e controlar processos de conversão de energia. Ela permite analisar sistemas térmicos e energéticos, como motores, turbinas, sistemas de refrigeração e ar-condicionado.
Compreender os princípios da termodinâmica é essencial para projetar sistemas eficientes, reduzir perdas energéticas e otimizar o uso de recursos. Além disso, ela é crucial para desenvolver tecnologias sustentáveis, como energias renováveis e processos industriais menos poluentes. A termodinâmica também está presente em fenômenos naturais e na vida cotidiana, ajudando a explicar desde a fervura da água até o funcionamento do corpo humano. Pode ser considerada muitas vezes como a base para o dimensionamento de máquinas térmicas.

CONTEXTUALIZAÇÃO

 
Uma empresa de tecnologia energética está desenvolvendo um equipamento para abastecer instalações industriais em regiões mais afastadas dos centros urbanos, onde o fornecimento de energia é limitado. O sistema será composto por dois motores térmicos distintos: um de ignição por centelha (que pode ser modelado como um ciclo Otto) e outro de ignição por compressão (que pode ser modelado como um ciclo Diesel), ambos operando segundo o modelo padrão a ar para fins de projeto, estimativa e simulação térmica.
O motor Otto foi projetado com uma razão de compressão de 10 e deve operar fornecendo 95 kW de potência útil de forma contínua, enquanto o motor Diesel, possui uma razão de compressão de 18. Ele admite ar a 100 kPa e 30 °C, e, devido às limitações dos materiais utilizados na câmara de combustão, a temperatura máxima do ciclo é limitada a 1427 °C.
O engenheiro responsável precisa verificar o desempenho teórico de ambos os motores para validar a viabilidade do projeto. Para isso, foi solicitado que fossem realizadas as seguintes análises:
 
a) Para o motor Otto, CALCULE a taxa de calor fornecido ao ciclo necessário para que o motor produza a potência especificada, considerando o comportamento ideal do ar e regime permanente.
b) Para o motor Diesel, DETERMINE a eficiência térmica máxima teórica com base nas condições informadas e, em seguida, calcule a pressão média efetiva (PME) correspondente ao ciclo ideal.
c) Sabendo que a eficiência térmica influencia diretamente o consumo de combustível, estime, para uma hora de operação contínua, a energia total fornecida a cada motor (em kJ). Em seguida, COMPARE o consumo energético dos dois ciclos e discuta, com base nos resultados, qual motor é mais vantajoso sob o ponto de vista da economia de combustível.
 
Considere:   
R = 0,287 kJ/kg.K;
c_p = 1,005 kJ/kg.K
c_v = 0,718 kJ/kg.K

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Compreender os princípios da termodinâmica é essencial para projetar sistemas eficientes, reduzir perdas energéticas e otimizar o uso de recursos. Além disso, ela é crucial para desenvolver tecnologias sustentáveis, como energias renováveis e processos industriais menos poluentes. A termodinâmica também está presente em fenômenos naturais e na vida cotidiana, ajudando a explicar desde a fervura da água até o funcionamento do corpo humano. Pode ser considerada muitas vezes como a base para o dimensionamento de máquinas térmicas.

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Uma empresa de tecnologia energética está desenvolvendo um equipamento para abastecer instalações industriais em regiões mais afastadas dos centros urbanos, onde o fornecimento de energia é limitado. O sistema será composto por dois motores térmicos distintos: um de ignição por centelha (que pode ser modelado como um ciclo Otto) e outro de ignição por compressão (que pode ser modelado como um ciclo Diesel), ambos operando segundo o modelo padrão a ar para fins de projeto, estimativa e simulação térmica.
O motor Otto foi projetado com uma razão de compressão de 10 e deve operar fornecendo 95 kW de potência útil de forma contínua, enquanto o motor Diesel, possui uma razão de compressão de 18. Ele admite ar a 100 kPa e 30 °C, e, devido às limitações dos materiais utilizados na câmara de combustão, a temperatura máxima do ciclo é limitada a 1427 °C.
O engenheiro responsável precisa verificar o desempenho teórico de ambos os motores para validar a viabilidade do projeto. Para isso, foi solicitado que fossem realizadas as seguintes análises:
 
a) Para o motor Otto, CALCULE a taxa de calor fornecido ao ciclo necessário para que o motor produza a potência especificada, considerando o comportamento ideal do ar e regime permanente.
b) Para o motor Diesel, DETERMINE a eficiência térmica máxima teórica com base nas condições informadas e, em seguida, calcule a pressão média efetiva (PME) correspondente ao ciclo ideal.
c) Sabendo que a eficiência térmica influencia diretamente o consumo de combustível, estime, para uma hora de operação contínua, a energia total fornecida a cada motor (em kJ). Em seguida, COMPARE o consumo energético dos dois ciclos e discuta, com base nos resultados, qual motor é mais vantajoso sob o ponto de vista da economia de combustível.
 
Considere:   
R = 0,287 kJ/kg.K;
c_p = 1,005 kJ/kg.K
c_v = 0,718 kJ/kg.K

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