Trabalho 4

Question 1

Assinale a opção ou as opções incorretas relativamente aos sensores piezoelétricos.
a) O princípio físico por trás do funcionamento dos sensores piezoelétricos é o efeito
piezoelétrico que consiste no aparecimento de uma polarização elétrica (d.d.p) entre faces
opostas de um dado material quando este é submetido a uma corrente elétrica entre essas mesmas faces.
b) O efeito piezoelétrico é predominante em materiais de estrutura cristalina tais como o
quartzo, o sal de Rochelle, alguns tipos de materiais cerâmicos e polímeros.
c) Duas das principais aplicações dos transdutores piezoelétricos são a medição do batimento
cardíaco e a determinação do nível de oxigenação no sangue.

Answer 1

F, V, F

Question 2

Assinale a opção ou as opções incorretas relativamente aos sensores piezoelétricos.
d) Uma desvantagem dos sensores piezoelétricos é o facto de estes não poderem ser utilizados
para medições verdadeiramente estáticas, uma vez que uma força estática resulta numa
quantidade fixa de carga no material piezoelétrico.
e) O sensor piezoelétrico faz parte da categoria de sensores elétricos.
f) O sensor piezoelétrico é um sensor passivo dado que gera diretamente um output elétrico,
não necessitando de uma fonte de voltagem externa.

Answer 2

F, F, F

Question 3

Um dos objetivos impostos durante a realização da atividade foi a determinação da curva de
resposta do sensor piezoelétrico e a sua sensibilidade. Este objetivo foi cumprido para três
massas diferentes. Assinale a opção ou as opções correspondentes a conclusões retiradas
através da concretização dos objetivos referidos.

a) Verificou-se uma resposta exponencial (LINEAR) entre a tensão gerada no piezoelétrico e o
trabalho realizado pela esfera, ocorrendo um aumento da tensão com o aumento do trabalho.
b) Verificou-se uma resposta linear entre a tensão gerada no piezoelétrico e o trabalho
realizado pela esfera, ocorrendo um aumento da tensão com o aumento do trabalho.
c) Verificou-se uma resposta linear entre a tensão gerada no piezoelétrico e o trabalho
realizado pela esfera, ocorrendo uma diminuição da tensão com o aumento do trabalho.
d) Verificou-se uma resposta exponencial entre a tensão gerada no piezoelétrico e o trabalho
realizado pela esfera, ocorrendo uma diminuição da tensão com o aumento do trabalho.
e) Verificou-se um aumento da sensibilidade do sensor com o aumento da massa da esfera
usada.
f) Verificou-se uma diminuição da sensibilidade do sensor com o aumento da massa da esfera
usada.

Answer 3

b), f)

Question 4

Numa primeira fase da atividade, teve-se o objetivo de determinar a constante de
proporcionalidade característica do material piezoelétrico. Para isso foi utilizada uma relação
conhecida da teoria que pode ser expressa por:
a. ∆𝑉 = k. 𝐶. ∆𝐹
b. 𝛥𝑉 =𝑘/𝐶.𝛥𝐹
c. 𝛥𝑉 =𝐶.𝛥𝐹/𝑘
d. 𝛥𝑉 =𝑘.𝛥𝐹/𝐶
e. 𝛥𝑉 =𝑘.𝐶/𝛥F

Answer 4

d. 𝛥𝑉 =𝑘.𝛥𝐹/𝐶

Question 5

Classifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmações.
a) A piezoeletricidade é a capacidade de certos cristais produzirem uma diferença de potencial quando submetidos a uma tensão mecânica.
b) Quando uma tensão elétrica é aplicada a um cristal não transdutor, o cristal fica num estado excitado e é deformado.

Answer 5

V,F

Question 6

c) Quando uma rede cristalina simétrica é distorcida por uma força aplicada,
as cargas internas negativa e positiva tendem a reorientar-se originando uma carga de superfície
induzida, Q, nos lados opostos do cristal.
d) Um sensor piezoelétrico é um sensor ativo, que responde a variações de sinais, como
diferenças de pressão.

Answer 6

F, V

Question 7

Se assumirmos que o cristal piezoelétrico atua como um condensador de placas paralelas, a
tensão, V, através do cristal é dada por:
a) 𝛥𝑉 =𝛥𝑄/𝐶
b) ∆𝑉 = 𝑘 × 𝐹
c) ∆𝑉 = 𝑘*𝛥𝑄/𝐶
d) ∆𝑉 = 𝑘 *𝐹/𝛥F

Answer 7

a) 𝛥𝑉 =𝛥𝑄/𝐶

Question 8

No trabalho prático do sensor piezoelétrico podemos aferir que o trabalho da energia
potencial é proporcional à força aplicada no sensor porque…
a) diferem apenas em uma constante k
b) a força no sensor é proporcional à pressão
c) a área é constante
d) diferem apenas numa constante igual ao valor da altura

Answer 8

d) diferem apenas numa constante igual ao valor da altura

Question 9

Classifique as seguintes afirmações como verdadeiras ou falsas:
a) A piezoeletricidade é a capacidade de certos cristais produzirem uma diferença de potencial quando submetidos a uma tensão mecânica.
b) O transdutor piezoelétrico é um transdutor passivo pois produz uma resposta elétrica.
c) O efeito piezoelétrico reverso acontece quando uma deformação mecânica é produzida
devido a um campo elétrico aplicado.
d) Num sensor piezoelétrico, quanto maior a força aplicada, menor é a resposta do sensor.

Answer 9

V, F, V, F

Question 10

Os sensores piezoelétricos são habitualmente usados como sensores dinâmicos de:
a) Força
b) Temperatura
c) Pressão
d) Acelerómetros
e) Magnéticos
f) Fotoelétricos
g) Vibração

Answer 10

a), c), d), g)

Question 11

. Um transdutor piezoelétrico é constituído por um cristal que _____ quando um campo _____
lhe é aplicado. No entanto, se for aplicada uma tensão ao sensor, este responderá com um(a)
_____ que será tanto maior quando _____ for a tensão aplicada.
a) Expande…elétrico… potencial elétrico…maior.
b) Contrai…elétrico… potencial elétrico…maior.
c) Expande…magnético… resistência…menor.
d) Contrai…magnético… potencial magnético…maior.
e) Contrai…elétrico…resistência…menor.

Answer 11

b) Contrai…elétrico… potencial elétrico…maior.

Question 12

Na realização da atividade experimental, exerceu-se uma força constante de 0,01N sobre o
sensor piezoelétrico desde o instante 𝑡0 até ao instante 𝑡1. Sabendo que a constante
característica do material piezoelétrico é 3 × 10−3 𝐹𝐽 −1𝑉 e que a capacidade deste é 30nF, então o valor de tensão a observar entre os instantes 𝑡0 e 𝑡1 será:
a) 1000 V
b) 1 × 10 6 V
c) 1 × 10 −3 V
d) Nenhuma das anteriores.

Answer 12

d) Nenhuma das anteriores.

Question 13

Considere as seguintes afirmações.
I. O tintanato de bário, à semelhança do quartzo, é um material com características
piezoelétricas.
II. Um sensor piezoelétrico permite a medição da frequência de ondas eletromagnéticas.
III. O transdutor piezoelétrico é um sensor ativo, pois a sua resposta corresponde a um valor
de resistência.
IV. Os sensores piezoelétricos exibem uma resposta contínua para um estímulo invariável.
Assinale a opção que classifica corretamente as afirmações.
a) I é verdadeira; II, III e IV são falsas.
b) I e II são verdadeiras; III e IV são falsas.
c) I e III são verdadeiras; II e IV são falsas.
d) II é verdadeira e I, III e IV são falsas.
e) Nenhuma das anteriores.

Answer 13

a) I é verdadeira; II, III e IV são falsas.

Question 14

Classifica as seguintes afirmações com verdadeiro (V) e falso (F).
a) O transdutor piezoelétrico é um transdutor ativo, uma vez que este produz uma resposta
em diferença de potencial quando submetido a uma tensão mecânica, desta forma este pode
ser ligado diretamente ao osciloscópio.
b) Diz-se que um cristal transdutor foi sujeito a uma tensão elétrica quando este se encontra
num estado excitado e deformado.
c) Quando uma rede cristalina simétrica é distorcida por uma força aplicada, F, as cargas
internas negativa e positiva tendem a reorientar-se originando uma superfície induzida, Q, nos
lados opostos do cristal.

Answer 14

V, V, F

Question 15

Escolha a(s) opção(s) correta(s).
a) O “efeito piezoelétrico reverso” consiste numa deformação mecânica no material quando
a este é aplicado um campo elétrico.
b) Para monitorizar os batimentos cardíacos no osciloscópio utilizando um transdutor
piezoelétrico é necessário montar um circuito divisor de tensão.
c) A piezoeletricidade de um material encontra-se relacionada com o facto de, na sua
composição, o mesmo possuir moléculas com distribuição assimétrica da carga elétrica.
d) Todas as opções estão corretas

Answer 15

a), c)

Question 16

Escolha a(s) opção(s) correta(s).
a) O trabalho da força exercida na plataforma do sensor é diretamente proporcional à tensão
gerada no piezoelétrico.
b) Para estudar o funcionamento de um transdutor piezoelétrico foram usadas esferas uma
vez que a área de contacto entre a esfera e o sensor vai ser sempre a mesma.
c) A carga de superfície induzida é diretamente proporcional à força aplicada no sensor
piezoelétrico.
d) Todas as opções estão corretas

Answer 16

d) Todas as opções estão corretas

Question 17

Avalie a veracidade das seguintes afirmações:
a. Um sensor piezoelétrico é um sensor passivo pois obtém-se uma resposta em diferença de
potencial.
b. No efeito piezoelétrico é produzida uma deformação mecânica, quando um campo elétrico é aplicado, sendo que no seu efeito reverso há produção de uma diferença de potencial quando os sensores são submetidos a uma tensão mecânica.
c. Os sensores piezoelétricos produzem uma resposta diferencial, ou seja, reagem apenas a diferenças de pressão, sendo considerados sensores dinâmicos.

Answer 17

F, F, V

Question 18

Durante a realização da atividade experimental 8, Transdutor Piezoelétrico, obtiveramse as
seguintes curvas, para as massas M1, M2 e M3 utilizadas (M1<M2< M3). Por isto, é possível
concluir que o gráfico de sensibilidade _____ corresponde à massa M1, o gráfico de sensibilidade
_____ à massa M2 e o de sensibilidade ____ à massa M3.
a) 4 kV/J; 2 kV/J; 0,5 kV/J.
b) 0,5 kV/J; 2 kV/J; 4 kV/J.
c) 4 mV/J; 2 mV/J; 0,5 mV/J.
d) 0,5 mV/J; 2 mV/J; 4 mV/J

Answer 18

a) 4 kV/J; 2 kV/J; 0,5 kV/J.

Question 19

No âmbito do trabalho “Transdutores piezoelétricos”, um grupo efetuou o respetivo
tratamento de dados, e alcançou os gráficos representados na figura 1. Assim, alcançaram os
seguintes valores para a constante de proporcionalidade K’, considerando C=200 nm:
a) 0,8 mVF/J para M1; 0,4 mVF/J para M2; 0,1 mVF/J para M3.
b) 0,8 mVF/J para M3; 0,4 mVF/J para M2; 0,1 mVF/J para M1.
c) 1,25 mVF/J para M1; 2,5 mVF/J para M2; 10 mVF/J para M3.
d) 1,25 mVF/J para M3; 2,5 mVF/J para M2; 10 mVF/J para M1.

Answer 19

a) 0,8 mVF/J para M1; 0,4 mVF/J para M2; 0,1 mVF/J para M3.

Question 20

Escolha o valor lógico correto (V/F) para as seguintes afirmações sobre o efeito e sensores
piezoelétricos.
a) O efeito piezoelétrico direto é caracterizado pela capacidade de certos cristais produzirem
uma diferença de potencial quando submetidos a uma tensão mecânica;
b) A piezoeletricidade foi descoberta pelos irmãos Curie, quando investigavam sólidos
cristalinos dielétricos;

Answer 20

V, V

Question 21

VF c) A palavra piezo é derivada da palavra grega piezen, que significa pressionar;
d) O efeito piezoelétrico inverso é caracterizado pela capacidade de certos cristais produzirem
uma diferença de potencial quando submetidos a uma tensão mecânica;

Answer 21

V, F

Question 22

VF
e) Os sensores piezoelétricos são usados em cardiologia para medir o batimento cardíaco;
F f) Os sensores piezoelétricos são sensores passivos;

Answer 22

V, F

Question 23

VF
g) Sensores piezoelétricos são utilizados como sensores dinâmicos de força, vibração, pressão,
entre outros;
h) Quando aplicada uma pressão a um material piezoelétrico, esta gera uma estagnação do
movimento das cargas elétricas e consequentemente uma diferença de potencial elétrico.

Answer 23

V,F

Question 24

Um transdutor piezoelétrico tem como estímulo uma ____ aplicada no sensor e como
resposta ____. Tal como o ____, o transdutor piezoelétrico é um transdutor ____.
a) diferença de pressão, resistência, termístor, passivo;
b) temperatura, diferença de potencial, termopar, ativo;
c) diferença de pressão, diferença de potencial, termopar, ativo;
d) temperatura, resistência, termístor, passivo.

Answer 24

c) diferença de pressão, diferença de potencial, termopar, ativo;

Question 25

Escolha o valor lógico correto (V/F) para as seguintes afirmações sobre trabalho experimental sobre o transdutor piezoelétrico. i. Utiliza-se uma esfera na primeira parte devido à sua superfície de contacto com o sensor,não variar; ii. Verificou-se que a tensão gerada no piezoelétrico é inversamente proporcional ao trabalho da força exercida na plataforma do sensor; iii. A constante de proporcionalidade característica do material é dada pelo produto da capacidade do material com o declive do gráfico da tensão em função do trabalho; iv. A sensibilidade aumenta para valores de trabalho menores, ou seja, aumenta com a diminuição da massa das esferas. a) A i e ii são verdadeiras; b) A i, iii e iv são verdadeiras; c) A i e iv são verdadeiras; d) A ii e iii são verdadeiras.

Answer 25

c) A i e iv são verdadeiras;

Question 26

Quais destas afirmações são verdadeiras I. No efeito piezoelétrico inverso, uma deformação mecânica conduz à produção de um potencial elétrico. II. Os sensores piezoelétricos são considerados sensores passivos e diferenciais, uma vez que, a diferenças de pressões produzem uma resposta elétrica. III. Quanto maior for a deformação a que o sensor piezoelétrico está sujeito, menor será a movimentação de cargas. IV. Denomina-se piezoeletricidade à capacidade de certos cristais produzirem uma diferença de potencial quando sujeitos a uma tensão mecânica. a) Apenas duas das afirmações são corretas. b) Apenas três das afirmações são corretas. c) Todas as afirmações são corretas. d) Nenhuma das afirmações é correta. e) Apenas uma das afirmações é correta.

Answer 26

e) Apenas uma das afirmações é correta.

Question 27

No trabalho prático do sensor piezoelétrico podemos afirmar que a) o trabalho é proporcional à força, diferindo apenas de uma constante igual à altura. b) foi utilizado, na montagem experimental, um tubo com o intuito de guiar a esfera de forma que esta atingisse o sensor no local ativo. c) Foram utilizadas esferas para que a área de contacto com o sensor fosse constante, permitindo o cálculo da força. d) Todas as afirmações são verdadeiras

Answer 27

d) Todas as afirmações são verdadeiras

Question 28

Classifique como verdadeira ou falsa a seguinte afirmação “Na curva de resposta do sensor piezoelétrico, a sensibilidade do mesmo é dada pela razão entre a resposta (saída) e o estímulo (entrada) do sensor, ou seja, pelo declive, por se tratar de uma dependência linear.”

Answer 28

VERDADEIRO

Question 29

Um transdutor piezoelétrico é um transdutor ________ que responde com uma _________ a uma ____________ quando _________ em efeito reverso. a) Ativo… deformação… diferença de potencial… funciona b) Passivo… diferença de potencial… deformação… não funciona c) Ativo… deformação… diferença de potencial… não funciona d) Passivo… diferença de potencial… deformação… funciona

Answer 29

a) Ativo… deformação… diferença de potencial… funciona

Question 30

Nos sensores piezoelétricos a) A resposta gerada é contínua e não diferencial b) A carga induzida no material é proporcional à força aplicada c) A diferença de potencial induzida é inversamente proporcional à carga d) quanto maior a força aplicada, menor é a resposta no sensor e) nenhuma das anteriores

Answer 30

b) A carga induzida no material é proporcional à força aplicada

Question 31

Realizou-se uma atividade experimental com o objetivo de calcular a constante de piezoeletricidade de um dado transdutor, fazendo incidir sobre este uma massa esférica largada a três alturas diferentes. Obteve-se o seguinte gráfico da diferença de potencial em função da força aplicada no transdutor. Como se pode calcular a constante de piezoeletricidade k, sabendo que C é a capacidade do transdutor? a) 𝑘 = 147768 × 𝐶 (𝐹 ∙𝑉/𝐽) b) 𝑘 =(147768/𝐶)(𝐹 ∙𝑉/𝐽) c) 𝑘 =(147768/𝐶)(𝐽 ∙𝑉/𝐽) d) 𝑘 = 147768 × 𝐶 (𝐹 ∙𝑉/𝐽)

Answer 31

a) 𝑘 = 147768 × 𝐶 (𝐹 ∙𝑉/𝐽)

Question 32

Qual ou quais destas opções correspondem a caraterísticas típicas de um transdutor piezoelétrico e do seu funcionamento: a) Este tipo de transdutor é muito usado na geração de ondas ultrassónicas para realizar imagiologia de tecidos moles no interior do corpo humano; b) A piezoeletricidade é a capacidade de certos cristais produzirem uma diferença de potencial quando submetidos a uma tensão mecânica; c) Assumindo que o cristal piezoelétrico atua como um condensador de placas paralelas, a tensão através do cristal, V, é diretamente proporcional à capacidade equivalente do cristal; d) Os transdutores piezoelétricos são muito usados em cardiologia para medir e ouvir o batimento cardíaco; e) Os transdutores piezoelétricos são fracamente recomendados para efetuar medidas fisiológicas de força e aceleração; f) O efeito piezoelétrico reverso dá-se quando um campo elétrico é gerado no respetivo cristal por aplicação de uma deformação mecânica; g) Os sensores piezoelétricos são habitualmente usados como sensores dinâmicos de força, vibração, pressão, sensores de ultrassons, de toque, choque mecânico e acelerômetros; h) Todas as opções anteriores.

Answer 32

a), b), d), g)

Question 33

Atribua o valor lógico verdadeiro (V) ou falso (F) a cada uma das afirmações sobre observações/conclusões possíveis de verificar na atividade experimental TP4: a) Estudou-se e determinou-se a curva de resposta de um sensor piezoelétrico comercial, a sua constante de proporcionalidade característica k e a sua sensibilidade, tendo o piezoelétrico sido mais sensível às medições efetuadas para uma determinada esfera de massa utlizada; b) Concluiu-se que o transdutor piezoelétrico apresenta limites de deteção de aproximadamente 10 a 2500 Hz;

Answer 33

V, F

Question 34

Atribua o valor lógico verdadeiro (V) ou falso (F) a cada uma das afirmações sobre observações/conclusões possíveis de verificar na atividade experimental TP4: c) Ao longo da realização da experiência cometeram-se erros experimentais como por exemplo, o lançamento da esfera não acertar sempre a posição central do piezoelétrico; F d) Observou-se que a frequência detetada pelo piezoelétrico é aproximadamente o triplo da frequência emitida pelo telemóvel;

Answer 34

V, F

Question 35

Atribua o valor lógico verdadeiro (V) ou falso (F) a cada uma das afirmações sobre observações/conclusões possíveis de verificar na atividade experimental TP4: e) A frequência cardíaca em exercício medida pelo transdutor foi bastante menor do que a frequência cardíaca medida em repouso, encontrando-se dentro dos valores padrão estipulados; f) Verificou-se que o som produzido pelo telemóvel, por ter uma amplitude baixa, sobreponha- se ao ruído ambiente, pelo que se tornou fácil avaliar o limite mínimo de funcionamento do piezoelétrico;

Answer 35

F,F

Question 36

Atribua o valor lógico verdadeiro (V) ou falso (F) a cada uma das afirmações sobre observações/conclusões possíveis de verificar na atividade experimental TP4: g) Compreendeu-se o princípio de funcionamento de um transdutor piezoelétrico e suas aplicações na área biomédica (por exemplo medição dos batimentos cardíacos por minuto); h) Todas as opções são verdadeiras.

Answer 36

V, F

Question 37

Qual a opção que NÃO corresponde a um material que possa ser usado como cristal piezoelétrico: a) Quartzo; b) Perovskita; c) Cerâmicos à base de titanato de bário; d) NaCl; e) Cerâmicos à base de zirconato de chumbo; f) Tungstato de sódio; g) Óxido de Zinco; h) Nenhuma das opções

Answer 37

d) NaCl;

Question 38

Sabendo que, na Figura 1 (Representação de um ciclo cardíaco), o intervalo temporal corresponde a 4.48s, calcule a frequência cardíaca. a) 54.79 bpm b) 53.76 bpm c) 65.43 bpm d) 66.96 bpm

Answer 38

d) 66.96 bpm

Question 39

Averigue a veracidade das seguintes afirmações relativas ao funcionamento de um transdutor piezoelétrico. a) O efeito piezoelétrico direto é caracterizado pela capacidade de um cristal de produzir uma vibração, ou som, quando um campo elétrico é aplicado sobre o mesmo. b) Após a aplicação de uma força mecânica ou tensão elétrica, os dipolos do material piezoelétrico anteriormente desordenados encontram-se agora ordenados.

Answer 39

F, V

Question 40

Averigue a veracidade das seguintes afirmações relativas ao funcionamento de um transdutor piezoelétrico. c) Este transdutor é um dispositivo que converte energia mecânica, sob a forma de tensão mecânica, em energia elétrica. d) Este tipo de sensores é bastante utilizado para medir a pressão sanguínea e realizar imagiologia de tecidos duros no interior do corpo humano.

Answer 40

V, F

Question 41

Averigue a veracidade das seguintes afirmações relativas ao funcionamento de um transdutor piezoelétrico. e) Para um material possuir piezoeletricidade é importante que as suas moléculas possuam uma distribuição simétrica de carga elétrica. f) Estes sensores têm a capacidade de gerar ondas ultrassónicas (acima de 20kHz).

Answer 41

F, V

Question 42

Uma forma . . . [1] é a mais adequada para o objeto que exerce pressão no transdutor piezoelétrico, uma vez que, nesta, o objeto atinge uma . . . [2] área do sensor. Isto relaciona-se com o facto de o transdutor só medir uma . . . [3]. a) esférica [1]; maior [2]; força constante b) cúbica [1]; menor [2]; variação de força c) esférica [1]; menor [2]; variação de força d) cúbica [1]; maior [2]; força constante

Answer 42

c) esférica [1]; menor [2]; variação de força

Question 43

Durante o trabalho 4, alguns erros experimentais podem ter influenciado os resultados. Escolhe as opções corretas. a) As esferas podem ter tocado nas paredes do tubo, dissipando alguma da sua energia e alterando o seu percurso em relação ao sensor. b) As esferas não embateram no centro do sensor ao longo da experiência.

Answer 43

V. V

Question 44

Durante o trabalho 4, alguns erros experimentais podem ter influenciado os resultados. Escolhe as opções corretas. c) A forma esférica não foi a melhor escolha neste trabalho, visto que a área de contacto entre as esferas e o sensor é diferente dependendo do seu volume. d) A não perpendicularidade do tubo em relação à mesa.

Answer 44

F, F

Question 45

O transdutor piezoelétrico, segundo o efeito reverso, sofre como estímulo _________ gerando como resposta ________. a) ………a alteração da resistência ……. a deformação mecânica. b) ………a alteração da tensão ……. a deformação mecânica. c) ………a deformação mecânica ……. a alteração da resistência. d) ……… a deformação mecânica ……. a alteração da tensão.

Answer 45

b) ………a alteração da tensão ……. a deformação mecânica.

Question 46

O sensor piezoelétrico, segundo o efeito ________, é um transdutor ________ que gera uma diferença de potencial quando submetido a uma deformação mecânica. a) ……….direto …………. ativo. b) ……….direto……………passivo. c) ……….reverso………….ativo. d) ………reverso…………..passivo.

Answer 46

a) ……….direto …………. ativo.

Question 47

Diga se as afirmações são verdadeiras (V) ou falsas (F): a) O efeito piezoelétrico é um processo reversível. b) O sensor piezoelétrico comporta-se como um condensador de placas paralelas. c) A resposta do sensor piezoelétrico é lenta e contínua. d) Nos sensores piezoelétricos a carga induzida no material é proporcional à força aplicada.

Answer 47

V, V, F, V

Question 48

Num trabalho experimental relativo aos sensores piezoelétricos, realizou-se um gráfico da diferença de potencial em função do trabalho (em unidades SI), tendo-se obtido a seguinte reta de ajuste: y = 190000x + 5. Sabe-se que a capacidade do material usado é 18 nF e que a massa da bola utilizada era 0,2g. Qual é o valor da constante de proporcionalidade (k) característica do material piezoelétrico, em unidades SI? a) 190000 x 18 x 10-9 x 0,2 x 10-3 b) 5 x 18 x 10-9 x 0,2 x 10-3 c) 190000 x 18 x 10-9 d) 190000 x 0,2 x 10-3 e) Nenhuma das anteriores

Answer 48

c) 190000 x 18 x 10-9

Question 49

Selecione as opções certas. Os sensores piezoelétricos que utilizam o efeito piezoelétrico direto/inverso são sensores ativos/passivos, porque geram corrente elétrica/diferença de potencial diretamente. Este tipo de sensor tem como estímulo a resistência/força/temperatura/diferença de potencial

Answer 49

DIRETO, ATIVOS, DDP, FORÇA

Question 50

Selecione as opções certas. O efeito piezoelétrico inverso baseia-se em usar um estímulo elétrico/mecânico que produz uma resposta sob a forma de sinal elétrico/deformação mecânica. Quando este estímulo é aplicado a um cristal transdutor, este fica num estado de energia inferior/superior.

Answer 50

ESTÍMULO ELÉTRICO... DEFORMAÇÃO MECâNICA.... SUPERIOR

Question 51

Complete com Verdadeiro (V) ou Falso (F) as seguintes afirmações referentes a sensores piezoelétricos: a) Um sensor piezoelétrico é um sensor passivo. b) A carga induzida varia de forma inversamente proporcional à força aplicada. c) É um sensor diferencial uma vez que só tem resposta quando existe uma diferença de pressão. d) Comporta-se como um condensador de placas paralelas.

Answer 51

F, F, V, V

Question 52

. A partir das seguintes afirmações (I a IV) selecione a opção correta: F I. O efeito piezoelétrico direto consiste na ocorrência de uma deformação mecânica quando é aplicado um potencial elétrico. F II. Um sensor piezoelétrico regista diferenças de resistência consoante a deformação aplicada. V III. Quando é aplicada uma força de compressão constante no sensor piezoelétrico o valor de potencial medido é nulo. V IV. Um sensor piezoelétrico pode gerar um som ou uma vibração quando sobre ele é aplicado um potencial elétrico. a) I e III são verdadeiras b) III e IV são verdadeiras c) I e II são verdadeiras d) I, II e IV são verdadeiras

Answer 52

b) III e IV são verdadeiras

Question 53

Aplicando uma força de 190 𝑁 sobre a superfície de um transdutor piezoelétrico é induzida uma carga de 114 𝐶. Qual é o valor da constante de proporcionalidade característica do material piezoelétrico utilizado no transdutor? a) 𝑘 = 114 × 190 𝐶. 𝑁^−1 b) 𝑘 =190/114𝐶. 𝑁^−1 c) 𝑘 =114/190𝐶. 𝑁^−1 d) Nenhuma das opções anteriores.

Answer 53

c) 𝑘 =114/190𝐶. 𝑁^−1

Question 54

A partir das seguintes afirmações selecione a opção correta: i) O sensor piezoelétrico é um sensor ativo, uma vez que produz uma diferença potencial relativamente a um estímulo. ii) Uma deformação mecânica no material que gera uma diferença de potencial corresponde a um efeito piezoelétrico direto. iii) Um sensor piezoelétrico regista diferenças de resistência em função da força aplicada no material. Escolha a opção correta: a. i) e iii) verdadeiras; ii) falsa. b. i) e ii) verdadeiras; iii) falsa. c. i), ii) e iii) verdadeiras.

Answer 54

b. i) e ii) verdadeiras; iii) falsa.

Question 55

A resposta dos sensores piezoelétricos é: a) Contínua. b) Descontínua. c) Contínua e descontínua, depende da força aplicada.

Answer 55

b) Descontínua.

Question 56

Classifique como verdadeira ou falsa a seguinte afirmação: “A carga aplicada no material do sensor é inversamente à força aplicada.

Answer 56

FALSA

Question 57

Largou-se uma esfera de 0.3g, de uma dada altura relativamente ao sensor piezoelétrico, de tal modo que a direção do movimento da esfera foi perpendicular ao plano do sensor. Tendo o sensor ligado ao osciloscópio, observou-se que a tensão aos terminais do sensor foi de 30V. Considerando a aceleração gravítica de 10 ms-2 e sabendo que a capacidade equivalente do material do sensor é de 18 nF, qual é a constante de proporcionalidade característica do material do sensor piezoelétrico? a) 1.8 × 10-5 VFN-1 b) 1.8 × 10-7 VFN-1 c) 2 × 10-7 VFN-1 d) 9.5 × 10-10 VFN^-1

Answer 57

a) 1.8 × 10-5 VFN-1

Question 58

Complete com Verdadeiro (V) ou Falso (F) as seguintes afirmações referentes a sensores piezoelétricos: a) Um sensor piezoelétrico é sensível a variações de temperatura e a sua resposta é dada em tensão. b) O funcionamento de um sensor piezoelétrico baseia-se no efeito piezoelétrico direto, que é a produção de uma diferença de potencial devido a uma deformação mecânica. O efeito piezoelétrico inverso é a produção de uma deformação mecânica devido a uma diferença de potencial.

Answer 58

F, V

Question 59

Complete com Verdadeiro (V) ou Falso (F) as seguintes afirmações referentes a sensores piezoelétricos: c) Uma aplicação do efeito piezoelétrico direto é a geração de uma diferença de potencial por parte de um sensor piezoelétrico, quando é submetido a uma onda sonora, uma vez que esta onda é a propagação de uma deformação mecânica. d) Uma aplicação do efeito piezoelétrico inverso é a emissão de som por parte de um buzzer, quando se atinge uma dada tensão aos seus terminais. Esta diferença de potencial provoca deformação mecânica no buzzer e, como resposta, este emite som

Answer 59

V, V

Question 60

Complete com Verdadeiro (V) ou Falso (F) as seguintes afirmações referentes a sensores piezoelétricos: e) Para se medir a resposta de um sensor piezoelétrico, pode ligar-se o sensor diretamente ao osciloscópio, enquanto que para se medir a resposta de um sensor resistivo, pode ligar-se o sensor indiretamente (através de um divisor resistivo) ao osciloscópio, pois a resposta de um sensor piezoelétrico é um sinal elétrico e a de um sensor resistivo não é, é uma variação de resistência.

Answer 60

V

Question 61

51. O transdutor piezoelétrico é um transdutor __________ pois produz uma resposta _________. a) passivo; em resistência b) passivo; elétrica c) ativo; em resistência d) ativo; elétrica

Answer 61

d) ativo; elétrica

Question 62

a) Na atividade prática em que se estudou um transdutor piezoelétrico, aplicando-se as mesmas condições, se em vez de se soltar uma esfera no tubo guia, se utilizasse um cubo com igual massa, os dados obtidos seriam os mesmos.

Answer 62

FALSO

Question 63

b) Na atividade prática cujo objetivo era a compreensão do princípio de funcionamento de um transdutor piezoelétrico, foi necessário a montagem de um circuito divisor de tensão para se monitorizar os batimentos cardíacos no osciloscópio.

Answer 63

FALSO

Question 64

c) A constante obtida através do declive varia para as diferentes massas das esferas.

Answer 64

VERDADEIRO

Question 65

d) No efeito reverso do sensor, uma deformação mecânica leva à movimentação de cargas e à produção de um potencial elétrico.

Answer 65

FALSO

Question 66

e) A um nível microscópico, a piezoeletricidade de um material está relacionada com a composição assimétrica da carga elétrica das suas moléculas.

Answer 66

VERDADEIRO

Question 67

f) O efeito piezoelétrico reverso consiste no aparecimento de uma deformação no material após a aplicação de uma tensão nas faces opostas do mesmo.

Answer 67

VERDADEIRO

Question 68

g) Um sensor piezoelétrico que tenha por base de funcionamento o efeito piezoelétrico – no qual após a aplicação de uma tensão entre as faces do material é gerada uma deformação mecânica do mesmo - é considerado um sensor ativo.

Answer 68

FALSO

Question 69

h) Um sensor piezoelétrico é um sensor diferencial uma vez que só tem resposta quando existe uma diferença de pressão, ou seja, quando existe uma diferença no estímulo aplicado a este sensor.

Answer 69

VERDADEIRO

Question 70

i) O titanato de bário é um material cerâmico usado na constituição de um sensor piezoelétrico.

Answer 70

VERDADEIRO

Question 71

j) É possível com um sensor piezoelétrico medir um sinal elétrico através da emissão de uma onda hertziana.

Answer 71

FALSO

Question 72

k) Um material cerâmico piezoelétrico contém dipolos distribuídos de forma aleatória e, como tal, o material já está polarizado sem a aplicação de um campo elétrico.

Answer 72

FALSO

Question 73

l) Apertar ou esticar um cristal piezoelétrico apresenta a mesma resposta de diferença de potencial

Answer 73

FALSO

Question 74

m) À semelhança do transdutor resistivo, para medir a diferença de potencial aos terminais de um transdutor piezoelétrico com o auxílio de um osciloscópio é necessário recorrer a um divisor de tensão.

Answer 74

FALSO

Question 75

n) Os sensores piezoelétricos são, normalmente, utilizados como sensores dinâmicos de força, vibração e pressão

Answer 75

VERDADEIRO

Question 76

o) A resposta do sensor piezoelétrico utilizado na atividade laboratorial nº4 é diferencial, uma vez que só exibe resposta quando há uma variação do estímulo

Answer 76

VERDADEIRO

Question 77

p) Os sensores piezoelétricos são sensores passivos que têm diferentes aplicações biomédicas

Answer 77

FALSO

Question 78

Dado um material com uma capacidade de 18 nF, obteve-se uma regressão linear cujo declive foi de 120000 (x representa o trabalho e y corresponde à diferença de potencial). A constante de proporcionalidade deste material é, K: a) 2,16x10^-3 F V J^-1 b) 2,16 F V J^-1 c) 1,5x10^-3 F V J^-1

Answer 78

a) 2,16x10^-3 F V J^-1

Question 79

Um sensor piezoelétrico é um sensor..... e produzem ...... quando submetidos a ........ . a) ativo/uma diferença de potencial/tensão mecânica b) passivo/uma diferença de potencial/tensão mecânica c) ativo/uma tensão mecânica/ uma diferença de potencial d) passivo/uma tensão mecânica/ uma diferença de potencial

Answer 79

a) ativo/uma diferença de potencial/tensão mecânica

Question 80

56. A sensibilidade é dada pela razão entre: a) a entrada e uma certa saída do sensor b) a saída e uma determinada entrada do sensor

Answer 80

b) a saída e uma determinada entrada do sensor

Question 81

No efeito piezoelétrico inverso, a) Aplica-se um campo elétrico e produz-se uma deformação mecânica. b) Aplica-se uma força mecânica e produz-se uma diferença de potencial. c) Nenhuma das anteriores.

Answer 81

a) Aplica-se um campo elétrico e produz-se uma deformação mecânica.

Question 82

Num transdutor piezoelétrico, para se induzir uma carga de 48C aplicou-se uma força de 157N. Qual é o valor da constante de proporcionalidade característica do material piezoelétrico? a) 𝑘 = 48 × 157 (C.N) b) 𝑘 =48/157(CN-1) c) 𝑘 =157/48 (NC-1) d) Nenhuma das anteriores

Answer 82

b) 𝑘 =48/157(CN-1)

Question 83

Polingé uma técnica utilizada para polarizar cristais piezoelétricos… a) …proporcionando uma orientação preferencial da estrutura cristalina a partir da aplicação de um campo magnético. b) …proporcionando uma orientação não preferencial da estrutura cristalina a partir da aplicação de um campo elétrico. c) …proporcionando uma orientação preferencial da estrutura cristalina a partir da aplicação de um campo elétrico. d) …proporcionando uma orientação não preferencial da estrutura cristalina a partir da aplicação de um campo magnétic

Answer 83

c) …proporcionando uma orientação preferencial da estrutura cristalina a partir da aplicação de um campo elétrico.

Question 84

Um sensor piezoelétrico comporta-se como um condensador de placa paralelas pois: a) Quanto maior for a deformação sofrida pelo sensor maior será a carga induzida no mesmo. (opção correta) b) Quanto maior for a deformação sofrida pelo sensor menor será a movimentação de cargas elétricas. c) Não é necessário aplicar uma deformação no sensor para se obter uma resposta. d) Um sensor piezoelétrico não se comporta como um condensador.

Answer 84

a) Quanto maior for a deformação sofrida pelo sensor maior será a carga induzida no mesmo. (opção correta)

Question 85

Durante a atividade experimental realizada para perceber o funcionamento de um transdutor piezoelétrico: a) Utiliza-se um tubo guia de forma a que a esfera lançada caia precisamente em cima do sensor. b) Utiliza-se uma esfera e não outro tipo de material uma vez que o ponto de contacto entre a esfera e o sensor vai ser sempre o mesmo. c) Lança-se a esfera de diferentes alturas de modo a aplicar diferentes pressões no sensor e posteriormente analisar a resposta obtida pelo sensor. d) Todas as opções anteriores

Answer 85

d) Todas as opções anteriores

Question 86

Ao aplicar uma força constante de compressão ao sensor piezoelétrico seguinte o que seria medido? a) Valor de potencial positivo b) Valor de potencial negativo c) Valor de potencial nulo

Answer 86

c) Valor de potencial nulo

Question 87

Um sensor piezoelétrico pode ter um efeito: a) Direto, quando uma diferença potencial aplicada ao sensor causa uma deformação mecânica no mesmo. b) Inverso, quando uma deformação mecânica no sensor é responsável pelo aparecimento de uma diferença de potencial c) Direto, quando uma deformação mecânica no sensor é responsável pelo aparecimento de uma diferença de potencial. d) Nenhuma das anteriores.

Answer 87

c) Direto, quando uma deformação mecânica no sensor é responsável pelo aparecimento de uma diferença de potencial.

Question 88

A resposta de um sensor piezoelétrico é: a) Rápida e diferencial b) Lenta e contínua

Answer 88

a) Rápida e diferencial

Question 89

VF a) Um sensor piezoelétrico é um sensor passivo. b) O efeito piezoelétrico foi descoberto pelos irmãos Curie. c) Um sensor piezoelétrico regista diferenças de resistência consoante a deformação aplicada.

Answer 89

F, V, F

Question 90

d) O sensor piezoelétrico pode-se comportar como um condensador de cargas paralelas, devido à distribuição de cargas na sua superfície. e) A carga é inversamente proporcional à força aplicada no sensor. f) Num sensor piezoelétrico, quanto maior a força aplicada, menor é a resposta no sensor.

Answer 90

V, F, F

Question 91

Um sensor piezoelétrico reverso tem como estímulo___________ e como resposta __________. a) deformação Mecânica; alteração da resistência b) deformação Mecânica; alteração da tensão c) alteração da resistência; deformação mecânica d) alteração da tensão; deformação mecânica

Answer 91

d) alteração da tensão; deformação mecânica

Question 92

Escolha a opção correta: ‘O efeito Piezoelétrico baseia-se na capacidade que o material apresenta de …’: a) gerar tensão elétrica por resposta a uma pressão mecânica; b) gerar pressão mecânica por resposta a uma tensão elétrica; c) gerar pressão mecânica por resposta a uma corrente elétrica.

Answer 92

a) gerar tensão elétrica por resposta a uma pressão mecânica;

Question 93

a) Nos sensores piezoelétricos a carga induzida no material é proporcional à força aplicada; b) Nos sensores piezoelétricos a resposta gerada é momentânea, e não contínua; c) Os sensores piezoelétricos utilizados são sensores passivos.

Answer 93

V, V, F

Question 94

VF d) O efeito piezoelétrico é um processo irreversível; e) Quando uma tensão elétrica é aplicada a um cristal transdutor, o cristal fica num estado excitado e é deformado; f) Materiais que apresentam propriedades piezoelétricas são, por exemplo, o quartzo, o titanato de bário e o zirconato de chumbo.

Answer 94

F, V, V

Question 95

VF g) Ao aplicar um campo elétrico ao sensor piezoelétrico deforma mecanicamente, havendo o desalinhamento dos dipolos do material, causando na resposta, uma diferença de potencial. h) Relativamente aos sensores piezoelétricos, os sensores resistivos de forção não são ideais para reproduzir avaliar o batimento cardíaco de um indivíduo.

Answer 95

F, V

Question 96

Com objetivo de compreender a piezoeletricidade de um material, lançou-se uma esfera de 0,26g por um tubo, a partir de várias alturas e registou-se o valor da tensão medida aos terminais do transdutor piezoelétrico. A figura mostra o gráfico da tensão gerada no piezoelétrico em função do trabalho da força exercida na plataforma do transdutor. Tendo em conta que a capacidade do material é de 18 nF, a constante de proporcionalidade característica do material piezoelétrico é dada por: a) 18807 × 18 × 10-9/ 0,26 × 10-3 (FVJ-1) b) 18807 × 18 × 10-9 (FVJ-1) c) 18807 × 18 × 10-9 (VJ-1) d) 18807 × 18 × 10-9 / 0,26 × 10-3 (VJ-1)

Answer 96

c) 18807 × 18 × 10-9 (VJ-1)

Question 97

Durante a atividade prática relativa ao transdutor piezoelétrico soltaram-se esferas num tubo guia de modo a que estas pressionassem o sensor originando aos terminais do mesmo uma diferença de potencial. Poderíamos utilizar outro objeto para o efeito? a) Não, a esfera reduz o impacto da força de atrito. b) Sim, poderíamos usar qualquer objeto desde que a área das suas faces não seja superior à área da face de contacto sensor. c) Não, a esfera é recomendada uma vez que a área/o ponto de contacto entre esta e o sensor é constante. d) Sim, não há qualquer requisito para a escolha do objeto.

Answer 97

c) Não, a esfera é recomendada uma vez que a área/o ponto de contacto entre esta e o sensor é constante.

Question 98

. O sensor piezoelétrico tem como estímulo ___________ e como resposta____________. a) Resistência e Deformação; b) Diferença de Potencial e Corrente elétrica; c) Força e Diferença de Potencial; d) Temperatura e Diferença de Potencial.

Answer 98

c) Força e Diferença de Potencial;

Question 99

Relativamente ao sensor piezoelétrico, classifique como Verdadeiro ou Falso as seguintes afirmações: a) É um sensor diferencial e ativo. b) A resposta do sensor é dada em Resistência. c) A diferença de potencial quando o sensor NÃO está a ser pressionado é diferente de zero. d) Este sensor pode ser utilizado para produzir sons audíveis

Answer 99

V, F, F, V

Question 100

O efeito piezoelétrico reverso é… a) A aplicação de uma onda sonora que leva à produção de uma diferença de potencial. b) A aplicação de um sinal elétrico que produz uma vibração ou som. c) Colocarmos o sensor ao contrário e exercer tensão mecânica sobre ele. d) Quando a substância não encolhe ou expande aquando da aplicação de um campo elétrico.

Answer 100

b) A aplicação de um sinal elétrico que produz uma vibração ou som.

Question 101

Os sensores piezoelétricos que utilizam o efeito piezoelétrico ________ são sensores ________ porque geram um sinal elétrico diretamente em resposta ao estímulo. a) Direto (…) Ativos b) Reverso (…) Ativos c) Direto (…) Passivos

Answer 101

a) Direto (…) Ativos

Question 102

Os sensores piezoelétricos podem ser utilizados de dois modos distintos. V i. Efeito direto: uma deformação mecânica feita no material origina uma diferença de potencial, usado, por exemplo, para medição da pressão sanguínea; V ii. Efeito reverso: uma diferença de potencial aplicada ao material origina uma deformação mecânica deste, método utilizado para a produção de buzzers; V iii. Efeito reverso: coloca-se o material sob a influência de um campo elétrico provocando uma deformação mecânica desse, método utilizado para a produção de ultrassons. a) A i é verdadeira; b) A i e ii são verdadeiras; c) A i e iii são verdadeiras; d) A i, ii e iii são verdadeiras.

Answer 102

b) A i e ii são verdadeiras;

Question 103

Diga se a seguinte afirmação é verdadeira ou falsa: “Afirmar que o sensor piezoelétrico tem resposta diferencial é o mesmo que dizer que este tipo de sensor não responde a estímulos contínuos de carga, mas sim a variações desta. Isto deve-se ao facto de o cristal ter uma resistência interna e vazamentos que levam à dissipação da carga constante efetuada na superfície do material.

Answer 103

VERDADEIRA

Question 104

No trabalho prático do sensor piezoelétrico, foram usadas esferas… a) por causa da sua geometria, facilitando o cálculo do volume. b) para que a área de contacto com o sensor fosse constante, podendo calcular a força aplicada. c) para haver ressaltos após a sua queda no sensor, podendo calcular a pressão apicada no sensor. d) para que a área de contacto com o sensor fosse constante, podendo calcular a pressão aplicada sabendo o raio da esfera.

Answer 104

b) para que a área de contacto com o sensor fosse constante, podendo calcular a força aplicada.

Question 105

No trabalho prático do sensor piezoelétrico podemos aferir que o trabalho da energia potencial é proporcional à força aplicada no sensor porque: a) a força no sensor é proporcional à pressão, pois a área é constante. b) diferem apenas numa constante k. c) diferem apenas numa constante igual à altura. d) nenhuma das anteriores.

Answer 105

c) diferem apenas numa constante igual à altura.

Question 106

Um sensor piezoelétrico é um sensor: a) ativo, que responde a sinais contínuos, como variações de pressão. b) passivo, que responde a variações de sinais, como diferenças de pressão. c) passivo, que responde a sinais contínuos, como variações de pressão. d) ativo, que responde a variações de sinais, como diferenças de pressão.

Answer 106

d) ativo, que responde a variações de sinais, como diferenças de pressão.

Question 107

Foi utilizado um tubo na montagem experimental da atividade prática nº4 para: a) Impedir que haja interferências na queda da esfera como vento ou atrito do ar b) Guiar a esfera de forma a que atinja o sensor piezoelétrico constantemente no mesmo local ativo c) Para possibilitar a queda de diferentes objetos como cubos atingindo o sensor sempre com a mesma área de contacto.

Answer 107

b) Guiar a esfera de forma a que atinja o sensor piezoelétrico constantemente no mesmo local ativo