Questões de Engenharia Mecânica FGV: comentadas e grátis

Resposta correta: D

Quando a esfera sofre uma pressao uniforme, o efeito principal nao e “amassar para um lado” como numa flexao, mas sim reduzir o volume de forma quase igual em todas as direcoes. Esse caso pede o modulo volumetrico, que para um material elastico linear vale K = E / [3(1 - 2nu)]. Substituindo os dados do problema: E = 200 GPa e nu = 0,30, fica K = 200 / [3(1 - 0,6)] = 200 / 1,2 = 166,67 GPa. Como a pressao e de 5 MPa, a deformacao volumetrica e ΔV/V = -p/K. O sinal negativo so mostra que o volume diminui, mas na prova normalmente se pede o valor absoluto da variacao. Agora vem a parte aritmetica sem drama: o raio e 20 mm, entao o volume da esfera e V = 4/3 πr³. Usando π = 3, temos V = 4/3 x 3 x 20³ = 4 x 8000 = 32000 mm³. A deformacao volumetrica em modulo e 5/166666,7 ≈ 3 x 10^-5. Multiplicando por 32000 mm³, resulta em ΔV ≈ 0,96 mm³. Por isso o gabarito correto e a alternativa D.

Resposta correta: E

A questão descreve um processo de conformação mecânica em que o metal ganha forma por martelamento ou por aplicação gradativa de pressão. Isso é, classicamente, o forjamento. Em outras palavras, a peça vai sendo “moldada na marra”, com esforço compressivo, em vez de ser cortada ou retirada aos pedaços. No forjamento, o material sofre deformação plástica sob compressão, podendo ocorrer a quente ou a frio. O objetivo é dar forma e, muitas vezes, melhorar propriedades mecânicas, como resistência e tenacidade, porque a estrutura interna do metal também é alterada durante o processo. A banca gosta de trocar os nomes dos processos para ver se voce confunde conformação com usinagem ou com outros métodos de transformação. Aqui não há ferramenta retirando cavaco, nem material sendo puxado por uma fieira, nem chapa sendo “carimbada” como se fosse biscoito. O enunciado fala justamente de martelamento ou pressão progressiva. Por isso, o gabarito é a letra E. Em teoria de fabricação, essa é a definição mais clássica de forjamento, conforme a doutrina de Processos de Fabricação em Engenharia Mecânica.

Resposta correta: A

Os tratamentos térmicos mudam a microestrutura do aço por meio de aquecimento e resfriamento controlados, para ajustar dureza, resistência, ductilidade e tenacidade. No universo do aço, cada etapa tem sua função: a têmpera endurece, o revenimento alivia a fragilidade gerada pela têmpera, o recozimento amolece e reduz tensões, e a normalização refina a estrutura e melhora a uniformidade. Parece receita de cozinha, mas aqui o ponto é controlar a transformação interna do material. A alternativa correta é a A porque a têmpera, em regra, aumenta bastante a dureza do aço, mas também eleva sua fragilidade. Isso acontece porque a formação de uma microestrutura mais dura, como a martensita, deixa o material menos capaz de deformar plasticamente antes de romper. Por isso, depois da têmpera, normalmente se faz revenimento para recuperar parte da ductilidade e da tenacidade. As demais opções trocam os efeitos clássicos dos tratamentos térmicos. Solubilização não é o procedimento típico usado para “aumentar a dureza” do aço nessa abordagem de prova; revenimento não vem antes da têmpera; recozimento não reduz ductilidade, e a normalização não aumenta tensões internas, ao contrário, tende a uniformizar a estrutura e aliviar tensões. Em concursos, a banca gosta de inverter exatamente esses pares de efeito.

Resposta correta: C

A soldagem MIG/MAG é um processo com arame-eletrodo contínuo alimentado por um arame, com proteção por gás, muito usado porque junta produtividade e boa qualidade. A grande sacada desse processo é que ele permite soldar rápido e com boa taxa de deposição, ou seja, muito metal de solda é colocado em pouco tempo. Isso o torna bem eficiente para produção industrial, principalmente quando há repetição de peças e necessidade de rendimento. Repare que aqui não existe eletrodo revestido nem formação típica de escória, porque a proteção vem do gás e não da cobertura do eletrodo. Também não há aquelas perdas de ponta tão associadas a outros processos com eletrodos consumíveis de outra natureza. O processo é mais limpo e, em geral, mais fácil de mecanizar ou automatizar. Por isso, o ponto correto da questão é a alta taxa de deposição do metal de solda. Em termos práticos, é o processo que gosta de trabalhar e entregar serviço sem muita frescura: alimenta arame sem parar, deposita bastante material e acelera a produção. Em provas, a banca costuma cobrar exatamente essa vantagem clássica do MIG/MAG.

Resposta correta: B

A galvanização é uma forma clássica de proteção catódica muito usada para blindar o aço contra a corrosão. A lógica é simples: em vez de deixar o ferro ser o alvo preferido da oxidação, você reveste a peça com um metal mais reativo, que “se sacrifica” primeiro quando o ambiente tenta corroer tudo. No processo por imersão a quente, a peça de aço é mergulhada em banho metálico fundido, formando uma camada aderente e resistente. O metal mais usado nessa técnica é o zinco, porque ele atua como ânodo de sacrifício: corrói antes do aço e, assim, ajuda a proteger a estrutura mesmo se houver pequenos riscos no revestimento. Isso aparece bastante em peças expostas ao tempo, como chapas, parafusos, grades e estruturas metálicas. É um assunto típico de corrosão eletroquímica: quando há contato com um eletrólito, o metal menos nobre sofre oxidação preferencialmente. Então, o gabarito B está correto porque a galvanização de aço é feita, usualmente, com zinco. Ouro, platina e cobre não são os metais usuais desse processo, e grafita nem sequer é metal de revestimento por imersão a quente.

Resposta correta: B

A questão trata de um processo de conformação mecânica feito, em geral, a frio, no qual uma chapa plana é deformada para ganhar uma nova geometria, seja ela plana ou formando peças ocas, como copos, caixas e carcaças. Em outras palavras, não se está removendo material nem fundindo metal: está se moldando a chapa pela ação de punção e matriz, com grande uso na indústria automobilística e de eletrodomésticos. Isso é exatamente a estampagem, que engloba operações como corte, dobra e embutimento. O ponto-chave aqui é perceber o verbo "submetida a transformações". A chapa não é derretida, não é alongada em seção constante como na extrusão e não passa por forjamento, que é típico de peças maciças. Na estampagem, a matéria-prima continua sendo chapa, e o objetivo é mudar sua forma com deformação plástica controlada. Por isso o gabarito é a alternativa B. A banca FGV costuma cobrar esse vocabulário de processo industrial de forma bem direta: se fala em chapa plana, conformação a frio e obtenção de formas planas ou ocas, pense imediatamente em estampagem. Se você guardar uma imagem mental simples, ajuda muito: chapa entra, ferramenta pressiona, peça sai com nova forma. Sem drama, sem metal líquido, só deformação plástica bem aplicada.

Resposta correta: C

Fluência é a deformação lenta e progressiva que aparece quando o material fica sujeito a tensão por muito tempo, especialmente em temperaturas elevadas. Pense na peça “cedendo aos poucos”: no começo ela deforma um pouco de forma imediata, depois entra numa fase mais lenta e contínua, que é a fluência em si. A temperatura pesa bastante nesse processo. Quando ela aumenta, o material fica mais “mole” do ponto de vista mecânico, então a deformação instantânea inicial tende a aumentar. Além disso, a fluência costuma acelerar, porque os mecanismos internos de rearranjo atômico ficam mais fáceis. Já o nível de tensão também manda muito no ritmo da fluência. Se a tensão aumenta, a taxa de fluência em regime estacionário não cai: ela sobe. Em outras palavras, mais carga, mais pressa para o material se deformar. Isso é bem consistente com a mecânica dos materiais e com os modelos clássicos de fluência usados em engenharia. Por fim, reduzir temperatura e reduzir tensão não diminuem o tempo de vida até a ruptura; ocorre o contrário: essas reduções tendem a retardar a fluência e a aumentar a vida útil. Por isso, a sequência correta é V, F, F, que corresponde à alternativa C.

Resposta correta: C

Aqui a ideia é usar a lei dos gases ideais: PV = nRT. Como o volume do reservatório e a temperatura ficaram constantes, a pressão é diretamente proporcional à quantidade de gás. Então, se a pressão caiu 21 atm, a quantidade de mols que saiu foi exatamente a parcela correspondente a essa queda. Com T = 7°C = 280 K, V = 16,4 L e R = 0,082 atm.L/mol.K, cada 1 mol ocupa, nas condições do problema, um pedaço de pressão dado por RT/V. Logo, a variação de mols liberados é Δn = ΔP·V/(RT) = 21·16,4/(0,082·280) = 15 mol. Agora vem a conversão para massa. O enunciado pede usar massa molar de 16 g/mol, então a massa liberada é m = 15·16 = 240 g. É por isso que o gabarito é a alternativa C. Em questões da FGV, vale sempre ficar atento a duas armadilhas clássicas: usar temperatura em °C em vez de Kelvin e esquecer que, com volume e temperatura constantes, basta trabalhar pela proporção entre pressão e quantidade de gás.

Resposta correta: E

Na soldagem a arco elétrico, a presença de respingos de solda costuma indicar que o banho está “agitado demais”, como se a poça de fusão estivesse fervendo sem necessidade. Isso acontece quando há excesso de energia no arco, o que deixa o metal líquido mais instável e favorece a projeção de gotículas para fora da junta. Por isso, a alternativa correta é a que aponta amperagem muito elevada. Corrente alta demais aumenta a taxa de fusão, eleva o calor aplicado e pode tornar o arco mais violento, com mais respingos, perda de material e pior acabamento superficial. Na prática, é um dos ajustes que o soldador precisa controlar com carinho, porque corrente demais costuma cobrar a conta no acabamento. As outras causas listadas podem até gerar outros problemas de soldagem, mas respingo, nesse contexto, é classicamente associado a corrente excessiva. Em provas, essa relação é bem recorrente: defeito de aparência e instabilidade do arco geralmente entregam ajuste inadequado da corrente. Em resumo, se a solda está “espirrando”, pense primeiro em parametrização do arco, especialmente na amperagem, antes de culpar fatores mais indiretos.

Resposta correta: B

Em gás ideal, a energia interna depende só da temperatura. Para um gás monoatômico, vale a relação famosa: U = (3/2)nRT, então a variação fica ΔU = (3/2)nRΔT. Como o processo é isobárico, dá para usar PΔV = nRΔT e eliminar a temperatura da conta, o que deixa tudo mais rápido que café de sala de concurso. Juntando as duas expressões, você chega em ΔU = (3/2)PΔV para gás monoatômico ideal em processo isobárico. Aqui, a pressão é 100 N/m² e o volume diminui 0,20 m³, então ΔV = -0,20 m³. Fazendo a conta: ΔU = (3/2)·100·(-0,20) = (3/2)·(-20) = -30 J. O sinal negativo faz sentido: como o volume caiu em uma transformação isobárica, a temperatura também caiu, e a energia interna diminuiu. Por isso o gabarito B está correto. Em prova, a banca gosta de ver se você lembra que, para gás ideal monoatômico, a energia interna é diretamente ligada à temperatura, não ao volume em si.