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Nas aulas de mecânica de engenharia, o estudo do estresse térmico e seus efeitos em vários materiais é importante. O frio e o calor podem afetar materiais como concreto e aço. Se um material não puder se contrair ou expandir quando houver diferenciais de temperatura, tensões térmicas poderão ocorrer e causar problemas estruturais. Para verificar problemas, como distorções e rachaduras no concreto, os engenheiros podem calcular os valores de tensão térmica de diferentes materiais e compará-los com os parâmetros estabelecidos.
Encontre a fórmula para o estresse térmico usando as equações de tensão e o módulo de Young. Essas equações são:
Equação 1.) Deformação (e) = A * d (T)
Equação 2.) Módulo de Young (E) = Estresse (S) / Deformação (e).
Na equação de deformação, o termo "A" refere-se ao coeficiente linear de expansão térmica para um determinado material ed (T) é a diferença de temperatura. O módulo de Young é a razão que relaciona estresse e tensão. (Referência 3)
Substitua o valor de Tensão (e) da primeira equação pela segunda equação dada na etapa 1 para obter o módulo de Young (E) = S /.
Multiplique cada lado da equação na etapa 2 para descobrir que E *. = S, ou o estresse térmico.
Use a equação na etapa 3 para calcular o estresse térmico em uma haste de alumínio que sofre uma mudança de temperatura ou d (T) de 80 graus Fahrenheit. (Referência 4)
Encontre o módulo de Young e o coeficiente de expansão térmica do alumínio a partir de tabelas encontradas prontamente em livros de mecânica, em alguns livros de física ou on-line. Esses valores são E = 10,0 x 10 ^ 6 psi e A = (12,3 x 10 ^ -6 polegadas) / (polegadas graus Fahrenheit), (consulte o Recurso 1 e o Recurso 2). Psi significa libras por polegada quadrada, uma unidade de medida.
Substitua os valores por d (T) = 80 graus Fahrenheit, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi e A = (12,3 x 10 ^ -6 polegadas) / (polegadas graus Fahrenheit) dados nas Etapas 4 e 5 na equação dada na Etapa 3. Você descobre que o estresse térmico ou S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 polegadas) / (polegadas graus Fahrenheit)(80 graus Fahrenheit) = 9840 psi.