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Tração & Compressão I

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Tópicos: Introdução - Esforços Comuns | Tensão Normal e Tensão Transversal |


1) Introdução - Esforços Comuns

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Materiais sólidos tendem a se deformar (ou eventualmente se romper) quando submetidos a solicitações mecânicas, que, em geral, são classificadas de acordo com o tipo de esforço predominante conforme Figura 1-I.


Fig 1-I

(a) Tração: a força atuante tende a provocar um alongamento do elemento na sua direção.

(b) Compressão: a força atuante tende a produzir uma contração do elemento na sua direção.

(c) Flexão: a força atuante provoca uma deformação do eixo perpendicular.

(d) Torção: forças atuam em um plano perpendicular ao eixo e cada seção transversal tende a girar em relação às demais.

(e) Flambagem: é um esforço de compressão em uma barra de seção transversal pequena em relação ao comprimento, que tende a produzir uma curvatura nessa barra.

(f) Cisalhamento: forças atuantes tendem a produzir um efeito de corte, isto é, um deslocamento linear entre seções transversais.

Na prática, sempre ocorre uma combinação de dois ou mais tipos de esforços. Em alguns casos há um tipo predominante e os demais podem ser desprezados, mas há outros em que eles precisam ser considerados conjuntamente.


2) Tensão Normal e Tensão Transversal

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Seja, por exemplo, uma barra cilíndrica de seção transversal S submetida a uma força de tração F. É lógico que uma outra barra de seção transversal maior (por exemplo, 2 S), submetida à mesma força F, trabalha em condições menos severas do que a primeira. Isso sugere a necessidade de definição de uma grandeza que tenha relação com força e área, de forma que os esforços possam ser comparados e caracterizados para os mais diversos materiais.

Tensão é a grandeza física definida pela força atuante em uma superfície e a área dessa superfície. Por essa definição, a sua unidade tem dimensão de pressão mecânica e, no Sistema Internacional, a unidade básica é a mesma da pressão: pascal (Pa) ou newton por metro quadrado (N/m2).

Na Figura 2-I (a), uma barra de seção transversal S é tracionada por uma força F. Supondo uma distribuição uniforme de tensões no corte hipotético exibido, a tensão σ, transversal ao corte, é dada por:

$$\sigma = {F \over S} \tag{2A}$$
Obs: no caso de barras lisas tracionadas, as tensões se distribuem de modo uniforme se os pontos de aplicação das forças estão suficientemente distantes. Em outros casos, as tensões podem não ser uniformes e o resultado dessa fórmula é um valor médio.


Fig 2-I

Tensões podem ter componentes de modo análogo às forças. Na Figura 2-I (b), é considerada uma seção hipotética, fazendo um ângulo α com a vertical, em uma barra tracionada por uma força F. E a força atuante nessa seção pode ser considerada a soma vetorial da força normal (F cos α) com a força transversal (F sin α). Portanto, a tensão nessa superfície é a soma dos componentes:

• Tensão normal: em geral simbolizada pela letra grega sigma minúsculo σ.

• Tensão transversal (ou de cisalhamento): em geral simbolizada pela letra grega tau minúsculo τ.
Referências
Arrivabene, V. Resistência dos Materiais. São Paulo, Makron, 1994.
Beer, Ferdinand P. Johnston, E. Russell, DeWolf John T. Mechanics of Materials. New York, McGraw-Hill, 2002
Beer, Ferdinand P. Johnston, E. Russell. Vector Mechanics for Engineers. New York, McGraw-Hill, 1962.
Bouché, Ch. Leitner, A. Sans, F. Dubbel. Manual da Construção de Máquinas. São Paulo, Hemus, 1979.
Giek, Kurt. Manual de Fórmulas Técnicas. São Paulo, Hemus.

Topo | Rev: Ago/2008