Módulo é a capacidade de um material de resistir às forças de alongamento, compressão e cisalhamento impostas a ele por causas externas. O módulo define a quantidade que o material se deformará sob tais forças externas enquanto retém a memória da forma original do material. O material retornará à sua forma inicial quando as forças forem removidas. A capacidade do material de retornar à forma inicial é interrompida em um ponto denominado ponto de tensão de escoamento. Se forças externas deformarem o material além do ponto de limite de elasticidade, o material ficará permanentemente deformado e não retornará à sua forma inicial quando as forças externas forem removidas. Se as forças externas conduzirem o material além do ponto de resistência à tração do material, isso fará com que o material se quebre. Use essas dicas para aprender como calcular o módulo.
Passos
Método 1 de 3: Entenda a diferença entre estresse e tensão
- 1 Observe que a tensão do material é causada pela força de alongamento axial. Por exemplo, puxar diretamente um pedaço de caramelo esticará o caramelo devido ao estresse aplicado.
- 2 Entenda que a deformação do material é causada pela força de cisalhamento perpendicular ao eixo do material. Por exemplo, empurrar o meio de uma corda de raquete de tênis irá entortar a corda devido à tensão aplicada. Propaganda
Método 2 de 3: Obtenha a entrada necessária para as equações
- 1 Meça a mudança de volume fracionário proporcional (também conhecido como dilatação) do material. Aplique uma força conhecida ao material nas direções de tensão e deformação. Meça a dilatação (dSs) que ocorre no material quando apenas o estresse é aplicado. Meça a dilatação (dSn) que ocorre no material quando a força externa aplica apenas deformação. Propaganda
Método 3 de 3: Faça os cálculos
- 1 Calcule o módulo de bulk. O módulo de massa expressa a resistência do material quando uma força externa é aplicada na direção axial, produzindo tensão. A pressão externa p (força vezes área sobre a qual a força é aplicada, expressa em MPa) aplicada ao material é igual à dilatação (um número sem unidade) vezes o módulo de massa K (expresso em MPa). Como p = K vezes dSs, o módulo de bulk K é determinado como p dividido por dSs.
- 2 Descubra o módulo de cisalhamento. O módulo de cisalhamento expressa a resistência do material quando uma força externa é aplicada na direção perpendicular, produzindo deformação. A pressão externa p (força vezes área sobre a qual a força é aplicada, expressa em MPa) aplicada ao material é igual à dilatação (um número sem unidade) vezes o módulo de cisalhamento G (expresso em MPa). Como p = G vezes dSn, o módulo de bulk G é determinado como p dividido por dSn.
- 3 Determine o Módulo de Young. Estressar um material causará uma deformação proporcional e vice-versa. O módulo de Young descreve a relação entre tensão e deformação no material. É uma relação linear até o ponto de escoamento do material. O módulo E de Young é igual à tensão dividida pela deformação. Propaganda
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Dicas
- Ao aplicar força externa ao material para medir a mudança de volume fracionário proporcional, não aplique tanta força que o material ultrapasse o ponto de limite de elasticidade. A deformação permanente do material resultante invalidará os dados coletados.
- Uma força externa senoidal usada para medir a mudança de volume proporcional produzirá valores mais precisos do que os obtidos aplicando uma força externa de estado estacionário.
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