Engenharia

Resistência dos Materiais

Calcule tensão normal, deformação específica e módulo de Young em modos independentes.

Modo de cálculo

Calcule σ = F/A sem confundir com tensão elétrica.

O que faz e quando usar

Uma carga pode alongar ou encurtar uma peça. Tensão normal média é a força perpendicular distribuída pela seção; deformação específica é a mudança de comprimento comparada ao comprimento inicial. Essa comparação permite distinguir 1 mm de alongamento numa peça curta e numa longa. No regime elástico, a deformação é recuperável ao retirar a carga; no modelo elástico linear, tensão e deformação são proporcionais. O módulo de Young é o fator dessa relação e mede rigidez. Ele não é um limite de carga nem uma medida direta da resistência à ruptura.

Fórmula utilizada

σ=F/A, ε=ΔL/L₀ e E=σ/ε. σ e E usam unidades de pressão, como Pa ou MPa; ε é uma razão adimensional. O comprimento original entra para distinguir o mesmo alongamento em peças de tamanhos diferentes: alongar 1 mm em 10 mm não equivale a alongar 1 mm em 1.000 mm. A relação de Young pressupõe proporcionalidade elástica.

Aplicação prática e conferência

Um percentual de deformação precisa ser convertido: 0,1%=0,001, e não 0,1. Microdeformação usa fator 10⁶: ε=0,001 corresponde a 1.000 µε. Na tensão, 1 MPa=1 N/mm². Massa em kg não pode ser digitada como força em N sem considerar a relação física que gera essa força.

Exemplo resolvido

Dados: F=10.000 N e A=100 mm². σ=10.000/100=100 MPa. Se ΔL=0,5 mm em L₀=1.000 mm, ε=0,5/1.000=0,0005=0,05%. E=100/0,0005=200.000 MPa=200 GPa. O mesmo material sob a hipótese linear deformaria menos que outro com módulo menor para a mesma tensão.

Leitura do resultado e erros comuns

Rigidez e resistência são conceitos diferentes: módulo alto não garante maior tensão de ruptura. A tensão média não captura necessariamente concentrações em furos ou entalhes. O cálculo não avalia escoamento, flambagem, fadiga ou fator de segurança; não deve ser interpretado como aprovação estrutural da peça.

Unidades e limitações

Área e comprimento inicial devem ser positivos. O modo de deformação aceita variação negativa, preservando a contração; o modo de Young mantém as entradas positivas exigidas anteriormente. Não calcula segurança estrutural, limites de escoamento, flambagem ou comportamento plástico. Tensão normal não é tensão elétrica.

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