Durante testes de protótipos de celulares, uma equipe avaliou materiais para a estrutura externa de um…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante testes de protótipos de celulares, uma equipe avaliou materiais para a estrutura externa de um aparelho usado por longos períodos em aplicativos que exigem alto processamento. Para evitar aquecimento excessivo e danos ao aparelho, o projeto estabeleceu simultaneamente os seguintes requisitos: densidade de, no máximo, 2,8 g/cm³; módulo de Young de, no mínimo, 70 GPa; e condutividade térmica de, no mínimo, 100 W/(m·K). A densidade foi usada como indicador de leveza, o módulo de Young como indicador de rigidez e a condutividade térmica como indicador da capacidade de conduzir calor para fora do aparelho. Os resultados médios foram: Material — Densidade (g/cm³) — Módulo de Young (GPa) — Condutividade térmica (W/(m·K)) Vidro — 2,5 — 70 — 1,1 Policarbonato — 1,2 — 2 — 0,2 Cerâmica avançada — 3,9 — 300 — 20 Liga de alumínio — 2,7 — 70 — 170 Fibra de carbono — 1,6 — 150 — 10 Com base nos critérios definidos no texto-base, qual material atende simultaneamente a todos os requisitos do projeto para a estrutura do celular?
- A) Fibra de carbono
- B) Vidro
- C) Liga de alumínio
- D) Cerâmica avançada
- E) Policarbonato
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os três critérios simultâneos do projeto: densidade no máximo 2,8 g/cm³, módulo de Young no mínimo 70 GPa e condutividade térmica no mínimo 100 W/(m·K). Todos precisam ser atendidos ao mesmo tempo. Passo 2: Verifique a liga de alumínio: densidade 2,7 (2,7 é menor ou igual a 2,8, atende), módulo de Young 70 (70 é igual ao mínimo, atende) e condutividade térmica 170 (170 é maior que 100, atende). Logo, a liga de alumínio atende aos três requisitos e é a alternativa correta, em concordância com o gabarito oficial. Passo 3: Analise o vidro: densidade 2,5 e módulo 70 atendem, mas a condutividade térmica de 1,1 fica muito abaixo de 100, então é reprovado. Passo 4: Analise a fibra de carbono: densidade 1,6 e módulo 150 atendem, mas a condutividade térmica de 10 é insuficiente, sendo reprovada. Passo 5: Analise a cerâmica avançada: embora tenha módulo 300 e condutividade 20, a densidade de 3,9 ultrapassa o máximo de 2,8, sendo reprovada. Passo 6: Analise o policarbonato: densidade 1,2 atende, mas módulo 2 e condutividade 0,2 são muito inferiores aos mínimos exigidos, sendo reprovado. Conclusão: somente a liga de alumínio cumpre todos os requisitos simultaneamente.
💡 Dica: Compare as propriedades dos materiais para equilibrar rigidez, leveza e dissipação de calor.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente se concentrou na leveza e na rigidez da fibra de carbono (baixa densidade e alto módulo) e esqueceu que a condutividade térmica de 10 W/(m·K) não atinge o mínimo de 100 exigido para dissipar calor.
O aluno provavelmente verificou apenas densidade e módulo de Young, em que o vidro atende exatamente nos limites, e não aplicou o requisito de condutividade térmica, cujo valor de 1,1 é muito inferior ao mínimo de 100.
Por que engana: Confundir alta rigidez com alta densidade ou ignorar a importância da dissipação térmica.
A liga de alumínio apresenta densidade de 2,7 g/cm³, dentro do limite máximo de 2,8 g/cm³; módulo de Young de 70 GPa, igual ao mínimo exigido; e condutividade térmica de 170 W/(m·K), superior ao mínimo de 100 W/(m·K). Portanto, é o único material que atende simultaneamente aos três critérios.
O aluno provavelmente valorizou a rigidez extrema da cerâmica avançada (módulo de 300 GPa) e a sua condutividade razoável, ignorando que a densidade de 3,9 g/cm³ ultrapassa o limite máximo de 2,8 g/cm³.
O aluno provavelmente considerou que o policarbonato é leve e, por isso, adequado, sem comparar seu módulo de Young (2 GPa) e sua condutividade térmica (0,2 W/(m·K)) com os valores mínimos exigidos pelo projeto.
Raio-X da questão
propriedades materiais celulares
avaliacao
propriedades físicas materiais
estude densidade, módulo de Young e condutividade térmica
Confundir alta rigidez com alta densidade ou ignorar a importância da dissipação térmica.
pensamento_critico
cotidiano
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