Sólidos

Notas de aula – Física II – Profs. Amauri e Ricardo SÓLIDOS 1 - Tensão e Deformação

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Corpo elástico – é aquele que volta a sua forma original quando as forças deformantes são removidas (ou deixam de atuar sobre o corpo). Os corpos em geral são elásticos se as forças envolvidas estiverem abaixo de um certo máximo, denominado de limite elástico. Definição de Tensão de tração (T) Tensão = Força (F) / área da seção reta (A) (ver Figura 1). Unidade de tensão = Newton (N) / Área (m 2 ).

Fig. 1 – (a) Barra sólida de seção reta A sujeita a uma força F. (b) Distribuição das forças sobre um elemento afastado das extremidades.

Um corpo tende a aumentar (tração) ou diminuir (compressão) seu comprimento quando está submetido a uma força. Seja ∆L a variação de seu comprimento, então: Deformação (D) = ∆L/L (Parâmetro adimensional) Módulo de Young (Y) = T / D = (F/A)/ ∆L/L (2) (3)

O módulo de Young é uma característica de cada material. Ele representa a constante de proporcionalidade entre a tensão e a deformação de um corpo. Quando a relação entre a tensão e a deformação deixa de ser linear, esta constante não faz mais sentido, o corpo encontra-se numa situação em que ele já pode ter chegado ao limite elástico devido à tensão e pode até mesmo partir (ponto de ruptura). (ver Figura 2) O Y do aço, e.g., é igual a 200 GN/m 2 ( Tabela 1). Normalmente Y tensão = Y compressão, porém, no concreto a resistência a tração é 8,5 vezes maior que a resistência a compressão.

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TABELA 1 – Módulo de Young (Y) e Resistência à Tração e à Compressão* Material Alumínio Aço Bronze Chumbo Cobre Ferro (forjado) Osso Tração Compressão Concreto Y (GN/m2 ) 70 200 90 16 110 190 16 9 23 Resistência à Resistência à 2 Tração (MN/m ) Compressão (MN/m2 ) 90 520 520 370 12 230 390 200 2 270 17

Fig. 2 – Gráfico de tensão x Deformação. Se a tensão ultrapassar o ponto B, a barra não retornará ao seu comprimento original se a força