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Descobrir quanto peso uma ponte pode suportar depende de como ela responde ao estresse e à tensão dos carros e outros veículos que a atravessam. Mas, para as mudanças mais minúsculas no estresse, você precisará de um medidor de tensão que possa fornecer valores de estresse muito menores. O valor da microtrain ajuda você com isso.
Microstrain
Estresse é medido usando "sigma" σ = F / A para a força F em um objeto e na área UMA sobre a qual a força é aplicada. Você pode medir o estresse dessa maneira direta, se souber força e área. Isso dá a tensão as mesmas unidades que a pressão. Isso significa que você pode adicionar pressão a um objeto como uma maneira de medir a tensão nele.
Você também pode descobrir quanta tensão existe em um material usando o valor da tensão, medido por "epsilon" ε = ΔL / L para a mudança de comprimento ΔL de um material sob estresse dividido pelo comprimento real eu do material. Quando um material é compactado em uma determinada direção, como o peso dos carros em uma ponte, o próprio material pode se expandir nas direções perpendiculares ao peso. Essa resposta de alongamento ou compressão, conhecida como Efeito Poisson, permite calcular a tensão.
Essa "deformação" do material ocorre em um nível micro para efeitos de micro-trem. Enquanto os medidores de tensão de tamanho normal medem alterações no comprimento do material da ordem de um milímetro ou polegada, os medidores de micro-tensão são usados para comprimentos de micrômetros (usando a letra grega "mu") μm para a alteração no comprimento. Isso significaria que você usaria valores de ε na ordem de 10-6 em magnitude para obter microstrain μ__ε. Converter microstrain em deformação significa multiplicar o valor de microstrain por 10-6.
Microstrain Gauges
Desde que o químico escocês Lord Kelvin descobriu que o material condutor metálico sob tensão mecânica mostra uma mudança na resistência elétrica, cientistas e engenheiros exploraram essa relação entre tensão e eletricidade para aproveitar esses efeitos. A resistência elétrica mede a resistência dos fios ao fluxo de carga elétrica.
Os medidores de tensão usam uma forma de fio em zigue-zague, de modo que, quando você mede a resistência elétrica no fio à medida que a corrente flui, você pode medir quanta tensão é aplicada ao fio. A forma em grade em zigue-zague aumenta a área da superfície do fio paralelamente à direção da tensão.
Os medidores de micro-trem fazem a mesma coisa, mas medem ainda mais alterações minúsculas na resistência elétrica ao objeto, como alterações no microscópio no comprimento de um objeto. Os medidores de tensão aproveitam a relação, de modo que, quando a tensão em um objeto é transferida para o medidor de tensão, o medidor altera sua resistência elétrica em proporção à tensão. Os extensômetros encontram usos em balanças que fornecem medições precisas do peso de um objeto.
Problemas de exemplo do extensômetro
Problemas de exemplo de extensômetro podem ilustrar esses efeitos. Se um medidor de deformação mede uma microestrutura de 5 μ__ε_ para um material com 1 mm de comprimento, em quantos micrômetros o comprimento do material é alterado?
Converta a micro-tensão em tensão, multiplicando-a por 10-6 para obter um valor de deformação de 5 x 10-6e converta 1 mm em metros, multiplicando por 10-3 obter 10-3 m. Use a equação da tensão para resolver ΔL com 5 x 10-6 = ΔL / 10-3 m_. Resolver para _ΔL como (5 x 10-6) x (10-3) para obter 5 x 10-9 m ou 5 x 10-3 μm _._