Telecurso 2000 - Universo da Mecânica

Telecurso 2000 - Universo da Mecânica

Universo da mecânica

Histórico

Há milhares e milhares de anos, o homem fabrica objetos de pedra. Pedras lascadas, pontiagudas, maciças ou finas constituíram as primeiras ferramentas para a fabricação de utensílios.

Idade da pedra

Durante muito tempo, o homem primitivo usou sua própria força muscular juntamente com ferramentas, armas e utensílios rudimentares para satisfazer às suas necessidades.

Utensílio: objeto que tem utilidade.

Talhar a pedra foi o primeiro processo usado para a obtenção de objetos. O trabalho era difícil e lento, e a dureza das pedras impedia a fabricação de objetos com formatos mais complexos.

Pode-se dizer que essa época representa o início do trabalho na vida do ser humano.

Talhar: esculpir.

O sílex, um tipo de pedra existente na natureza, era o material mais comum para fazer estacas, machados de caça, utensílios e, ainda, para raspar as peles de animais abatidos.

Além de pedras, as primeiras ferramentas eram feitas de madeira, osso e chifre.

Mais tarde, os perfuradores de sílex foram usados para perfurar madeira e pedra, de tal modo que se podia introduzir cabos nos furos feitos. Isso possibilitou a fabricação de ferramentas mais aperfeiçoadas.

O homem primitivo descobriu o processo de polir ferramentas e armas. Para isso, espalhava grãos minúsculos de areia umedecida entre a ferramenta e algum objeto que funcionava como papel de lixa. Por meio de movimentos que provocavam atrito entre a areia e o objeto, as armas e ferramentas ficavam com suas superfícies desbastadas e polidas.

Esses foram os principais processos usados pelo homem na chamada Idade da Pedra e que corresponderam às primeiras técnicas de fabricação e aos primeiros materiais empregados para a obtenção de utensílios.

Os metais

A pedra foi explorada de todas as formas como ferramenta. Entretanto, as ferramentas de pedra tinham a desvantagem de se desgastarem rapidamente.

O homem continuou descobrindo novos materiais para fabricar ferramentas mais duradouras. Mas a substituição da pedra por metais, como matéria-prima para a fabricação de instrumentos de trabalho, foi um processo muito lento.

Inicialmente, o cobre foi utilizado como um novo tipo de pedra. Logo o ser humano foi percebendo que se tratava de outro material, que, além de ser menos duro que a pedra, tinha um brilho especial.

Com o decorrer do tempo, foram encontrados outros materiais com características semelhantes às do cobre.

Forjamento dos metais

No início, a técnica utilizada para fabricar utensílios era a deformação a frio do material, por meio de golpes.

Aquecendo os metais, o homem descobriu que conseguia mudar sua forma com maior facilidade. O fogo já era usado para aquecimento, proteção contra os animais e preparo dos alimentos.

O homem primitivo percebeu que o cobre podia ser trabalhado com facilidade ao ser aquecido até certa temperatura, tornando-se maleável, isto é, mais mole. Desse modo foi possível transformar o cobre em muitos produtos com diferentes formatos.

A técnica utilizada para deformar o metal aquecido por meio de golpes, a fim de fabricar utensílios e ferramentas, tornou-se conhecida como forjamento.

Fundição de metais

Nossos antepassados eram mestres em forjar. Fabricavam ferramentas, recipientes e jóias. Na busca constante para aperfeiçoar os processos de fabricação, o homem resolveu aquecer mais os materiais sólidos até se fundirem.

Fusão: passagem do estado sólido para o estado líquido.

Aquecendo o cobre a uma temperatura próxima a 1.000ºC, descobriu-se que esse metal atingia seu ponto de fusão, isto é, o ponto em que passa do estado sólido para o estado líquido. O cobre em fusão era despejado em recipientes com cavidades e assumiam, assim, a forma do produto desejado. Com isso, o homem dava os primeiros passos para o desenvolvimento da fundição, que se tornava um novo processo de fabricação de objetos.

Com a fundição, os produtos passaram a ser fabricados com maior rapidez e riqueza de detalhes. Além de ferramentas e armas, eram fabricados objetos de adorno, jóias, armaduras e utensílios de uso doméstico, como panelas e talheres.

A primeira liga metálica

O bronze foi a primeira liga metálica descoberta pelo homem, ao fundir cobre misturado com pequenas quantidades de estanho. Trata-se de uma liga importante porque resulta num material mais duro e resistente à deformação.

Liga metálica: associação - por fusão - de dois ou mais corpos simples, dos quais um, pelo menos, é metal.

Com métodos rudimentares, iniciava-se a produção de ligas metálicas.

Rapidamente, o bronze tornou-se o principal material utilizado na fabricação de ferramentas, armas e enfeites. Apresentava a vantagem de ser resistente e fácil de trabalhar. Era considerado de enorme valor, quase tanto quanto o ouro.

O ferro

Encontrado em quase todo o mundo, o ferro é um dos metais que o homem aprendeu a forjar há milhares de anos.

Por volta de 1500 a.C., a superioridade do bronze começa a ser ameaçada pelo ferro, por ser facilmente encontrado em pequenos pedaços de rochas soltas na superfície da Terra.

Os fundidores da época tinham grande dificuldade para trabalhar com o ferro porque ele é um material mais duro que o cobre e o bronze. Era necessária uma temperatura acima de 1.000ºC para o ferro passar do estado sólido ao líquido. As ilustrações mostram as técnicas utilizadas na fabricação dos primeiros pro­dutos de ferro.

Num buraco feito na terra, era aquecida uma mistura do mineral e carvão vegetal.

A mistura aquecida se transformava numa massa pastosa. Essa massa era batida para a eliminação de impurezas e escórias. O que restava da massa era forjado.

Eram forjadas, principalmente, armas e ferramentas.

Ferro fundido

Durante muito tempo, o homem tentou fundir o ferro. Para isso, procurou aperfeiçoar a técnica de aquecimento, construindo fornos que permitissem obter temperaturas suficientemente altas para levar o ferro à fusão.

O homem aprimorou essa técnica, quando obteve alta temperatura e aqueceu o minério de ferro misturado com carvão, injetando ar dentro do forno.

A temperatura alcançada, superior a 1.300ºC, foi suficiente para obter uma massa líquida. A massa era vazada em recipientes com cavidades e assumia a forma desejada para o produto.

A fundição do ferro possibilitava a obtenção de produtos com elevada dureza por causa do carvão. Em alta temperatura, o carvão libera carbono que é absorvido pelo ferro.

Dureza: resistência que os corpos apresentam ao serem riscados ou perfurados.

Entretanto, o ferro fundido dessa forma apresentava a desvantagem de ser quebradiço e de não poder ser forjado. Isso constituía novo problema a ser solucionado pelo homem.

Os primeiros aços

Ao observar o processo de fundição do ferro, o homem verificou que quanto menos carbono fosse absorvido pelo ferro, menos duro e menos quebradiço ficaria o produto final.

Foi assim que a fundição possibilitou um grande aumento na produção de peças de ferro fundido. Dadas as vantagens técnicas, produtos que eram forjados em cobre ou bronze foram substituídos pelo ferro fundido.

Nessa época, o homem dava os primeiros passos para a obtenção do aço, material mais importante da era dos metais.

Exercícios

1. Assinale com (X) a resposta correta.

Na Idade da Pedra, eram empregadas as seguintes técnicas de fabricação:

a) ( ) Furação, fundição e polimento.

b) ( ) Talhamento, polimento e furação.

c) ( ) Fundição, forjamento e talhamento.

d) ( ) Talhamento, polimento e forjamento.

2. Assinale com (X) a seqüência em que os materiais metálicos foram explorados pelo homem, começando do material mais antigo até chegar ao mais recente:

a) ( ) Ferro fundido, cobre, bronze, aço.

b) ( ) Aço, ferro fundido, cobre, bronze.

c) ( ) Cobre, bronze, ferro fundido, aço.

d) ( ) Cobre, ferro fundido, aço, bronze.

3. Assinale com (X) a resposta correta.

Uma das primeiras ligas obtidas foi o bronze, que é uma mistura dos seguintes materiais:

a) ( ) Ferro fundido e cobre.

b) ( ) Cobre e estanho.

c) ( ) Cobre e aço.

d) ( ) Cobre e carbono.

4. Na coluna da esquerda estão indicados tipos de materiais metálicos; na coluna da direita aparecem algumas características desses materiais. Escreva a letra que relaciona cada material às suas características.

a) Cobre ( ) Resistente, fácil de trabalhar.

b) Bronze ( ) Absorve carbono do carvão, quando fundido.

c) Ferro ( ) Maleável, fácil de trabalhar.

5. Assinale com (X) a resposta correta.

O ferro substituiu o cobre e o bronze porque:

a) ( ) Possuía um brilho mais atraente.

b) ( ) Era mais fácil de forjar.

c) ( ) Era mais fácil de fundir.

d) ( ) Era mais resistente.

6. Assinale com (X) a resposta correta.

Forjamento é um processo de fabricação a quente pelo qual se obtêm produtos metálicos por meio de:

a) ( ) Fundição.

b) ( ) Golpes.

c) ( ) Corte.

d) ( ) Polimento.

Gabarito

1. b)

2. c)

3. b)

4. (b) Resistente, fácil de trabalhar.

(c) Absorve carbono do carvão, quando fundido.

(a) Maleável, fácil de trabalhar.

5. d)

6. b)

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