Tensão Mecânica

Quando tratamos de física dos materiais, entender como esses materiais funcionam e suas características fazem toda a diferença, desde uma construção bem feita (que não caia), passando pela durabilidade de um produto, etc. Vejamos um pouco sobre uma dessas características: a tensão.

Conteúdo deste artigo

• Conceitos importantes
• Tipos de tensão mecânica
•      Tensão normal
•      Tensão por cisalhamento (ou tensão tangencial ou tensão de corte)
• Comportamento dos materiais
• Diagrama tensão x deformação

Conceitos importantes

• Força: é uma grandeza física, externa ao corpo, capaz de alterar o estado de inércia desse corpo.
• Tensão mecânica: é a quantidade de força aplicada por unidade de área. Ela pode ser enunciada como:

\sigma =\frac{F}{A}

Onde \sigma é a tensão (Unidades do SI: N/m² ou Pa), F é a força aplicada (Unidade SI: N) e A é a área sob a qual essa força é aplicada (Unidade SI: m²).

A Tensão é uma força interna do corpo que age como resposta a essa força aplicada, ou seja, tensão é uma força de reação.

Tipos de tensão mecânica

Podemos classificar a tensão em dois tipos: tensão normal (tração ou compressão) e tensão por cisalhamento.

Tensão normal

Uma tensão é dita normal quando a força aplicada a superfície é perpendicularmente a área. A tensão normal é dividida em dois grupos: tensão (a força tenta esticar/alongar o corpo) e compressão (a força tenta amassar/comprimir o corpo).

Exemplos: apertar mola (compressão), jogar cabo de guerra (tensão, porque esticamos a corda), etc. Abaixo uma imagem que representa exemplos de tensões normais de tensão e de compressão.

Tensão por cisalhamento (ou tensão tangencial ou tensão de corte)

A tensão por cisalhamento ocorre quando a força aplicada a superfície age tangencialmente a área. Ela é causada quando temos forças sendo aplicadas em sentidos opostos. Exemplo: tesoura (lâmina de cima aplica força para baixo e lâmina de baixo aplica força para cima). Abaixo uma imagem representando esse tipo de tensão.

Comportamento dos materiais

Quando estudamos tensões a palavra deformação pode aparecer com frequência. Mas o que é deformação? Bem, deformação é a variação do comprimento de um corpo e, normalmente, é expressa em termos da porcentagem. Se L0 é o comprimento inicial e L é o comprimento final, podemos definir deformação (\epsilon) como: \epsilon =\frac{L-{L}_{0}}{{L}_{0}}, (portanto \epsilon é adimensional).

Quando submetidos a tensões os corpos podem sofrer deformações. Essas deformações podem ser de dois tipos: deformação elástica e deformação plástica.

• Deformação elástica: é aquela que, quando são removidas as forças atuantes corpo, o corpo volta ao seu formato original. Ou seja, as deformações são reversíveis.
• Deformação plástica: ocorre quando as forças são removidas, mas o corpo não retorna a sua forma original. Nesse caso dizemos que ocorrem deformações permanentes.

Diagrama tensão x deformação

É um gráfico que descreve o comportamento de um material sob a tensão. Seu comportamento é sempre o mesmo: vemos que existe uma região linear, chamada de região elástica, onde o material apresenta deformações elásticas.

Abaixo temos uma imagem com exemplos do diagrama tensão x deformação para diversos materiais e outro mostrando a região elástica desses materiais. Podemos ver que cada material tem sua região elástica, mas que em todos os casos ela é representada por uma reta.

Referências

CESAR, Paulo. Propriedades dos Materiais. Conteúdo da aula de propriedades de materiais, USP. Disponível em: . Acessado em: 10/01/2022.

BETENCOURT, Douglas. Tração, compressão e cisalhamento. Material da aula de Resistência de Material I, da PUC Goiás. Disponível em: . Acessado em: 10/01/2022.

RESPONDE AÍ. Propriedades Mecânicas e o Diagrama de Tensão-Deformação. Disponível em: . Acessado em: 10/01/2022.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/tensao-mecanica/