Contente
- O que são estresse e tensão?
- A diferença entre deformação elástica e plástica
- Usando a fórmula do módulo de elasticidade
- Módulo elástico a partir de uma curva de tensão-deformação
Se você empurrar as pontas de uma haste de borracha uma contra a outra, estará aplicando uma compressão força e pode encurtar a haste em alguma quantidade. Se você puxar as pontas umas das outras, a força será chamada tensão, e você pode esticar a haste longitudinalmente. Se você puxar uma extremidade em sua direção e a outra extremidade, usando o que é chamado de cisalhamento força, a haste se estende na diagonal.
Módulo elástico (E) é uma medida da rigidez de um material sob compressão ou tensão, embora também exista um módulo de cisalhamento equivalente. É uma propriedade do material e não depende da forma ou tamanho do objeto.
Um pequeno pedaço de borracha tem o mesmo módulo de elasticidade que um grande pedaço de borracha. Módulo elástico, também conhecido como módulo de Young, nomeado em homenagem ao cientista britânico Thomas Young, relaciona a força de espremer ou esticar um objeto à resultante alteração no comprimento.
O que são estresse e tensão?
Estresse (σ) é a compressão ou tensão por unidade de área e é definida como: σ = F / UMA. Aqui, F é força e A é a área da seção transversal em que a força é aplicada. No sistema métrico, o estresse é comumente expresso em unidades de pascal (Pa), newtons por metro quadrado (N / m2) ou newtons por milímetro quadrado (N / mm2).
Quando o estresse é aplicado a um objeto, a mudança de forma é chamada tensão. Em resposta à compressão ou tensão, tensão normal (ε) é dada pela proporção: ε = Δ_L_ / eu. Nesse caso, Δ_L_ é a mudança no comprimento e eu é o comprimento original. Tensão normal, ou simplesmente tensão, é adimensional.
A diferença entre deformação elástica e plástica
Desde que a deformação não seja muito grande, um material como a borracha pode se esticar e voltar à sua forma e tamanho originais quando a força é removida; a borracha experimentou elástico deformação, que é uma mudança reversível de forma. A maioria dos materiais pode suportar alguma quantidade de deformação elástica, embora possa ser pequena em um metal resistente como o aço.
Se o estresse for muito grande, no entanto, um material sofrerá plástico deformação e alterar permanentemente a forma. O estresse pode aumentar até o ponto em que um material quebra, como quando você puxa um elástico até que ele se encaixe ao meio.
Usando a fórmula do módulo de elasticidade
O módulo da equação da elasticidade é usado somente sob condições de deformação elástica por compressão ou tensão. O módulo de elasticidade é simplesmente o estresse dividido pela tensão: E = σ / ε com unidades de pascal (Pa), newtons por metro quadrado (N / m2) ou newtons por milímetro quadrado (N / mm2) Para a maioria dos materiais, o módulo de elasticidade é tão grande que normalmente é expresso em megapascais (MPa) ou gigapascals (GPa).
Para testar a resistência dos materiais, um instrumento puxa as extremidades de uma amostra com força cada vez maior e mede a alteração resultante no comprimento, às vezes até que a amostra se quebre. A área de seção transversal da amostra deve ser definida e conhecida, permitindo o cálculo da tensão a partir da força aplicada. Os dados de um teste em aço macio, por exemplo, podem ser plotados como uma curva tensão-deformação, que pode ser usada para determinar o módulo de elasticidade do aço.
Módulo elástico a partir de uma curva de tensão-deformação
A deformação elástica ocorre em baixas deformações e é proporcional ao estresse. Em uma curva tensão-deformação, esse comportamento é visível como uma região linear para deformações inferiores a cerca de 1%. Portanto, 1% é o limite elástico ou o limite da deformação reversível.
Para determinar o módulo de elasticidade do aço, por exemplo, primeiro identifique a região de deformação elástica na curva tensão-deformação, que agora você vê se aplica a deformações inferiores a cerca de 1%, ou ε = 0,01. A tensão correspondente nesse ponto é σ = 250 N / mm2. Portanto, usando a fórmula do módulo de elasticidade, o módulo de elasticidade do aço é E = σ / ε = 250 N / mm2 / 0,01 ou 25.000 N / mm2.