Esforço de tensão: fórmula e equações, cálculo, exercícios

O esforço de tensão é um conceito fundamental na engenharia e na física que descreve a força aplicada a um material para esticá-lo ou comprimi-lo. A fórmula para calcular o esforço de tensão é simples: esforço de tensão = força aplicada / área da seção transversal do material. Essa relação pode ser expressa matematicamente por meio de equações que nos permitem determinar a tensão em um material sujeito a uma carga externa. Neste artigo, vamos explorar como calcular o esforço de tensão, resolver equações relacionadas e praticar com exercícios para solidificar o entendimento desse importante conceito na engenharia.

Fórmula para determinar a tensão elétrica em um circuito.

Para determinar a tensão elétrica em um circuito, utilizamos a fórmula tensão elétrica = resistência x corrente elétrica. A tensão elétrica é medida em volts (V), a resistência em ohms (Ω) e a corrente elétrica em amperes (A).

Por exemplo, se tivermos uma resistência de 10 ohms e uma corrente elétrica de 2 amperes, a tensão elétrica no circuito será de 20 volts. Podemos calcular a tensão elétrica em um circuito utilizando essa simples fórmula.

É importante lembrar que a tensão elétrica em um circuito é a diferença de potencial entre dois pontos, e é responsável pelo movimento da corrente elétrica. Portanto, entender como calcular a tensão elétrica é essencial para a análise e projeto de circuitos elétricos.

Cálculo da tensão normal: passo a passo para determinar a força interna em um material.

Para calcular a tensão normal em um material, é necessário seguir alguns passos simples. A tensão normal é a força interna que um material experimenta quando submetido a uma carga externa. Para determinar essa força interna, siga o passo a passo abaixo:

Passo 1: Identifique a área da seção transversal do material que está sendo analisado. Essa área é crucial para o cálculo da tensão normal.

Passo 2: Determine a força externa que está sendo aplicada ao material. Essa força é a responsável por gerar a tensão no interior do material.

Passo 3: Utilize a fórmula da tensão normal para calcular a força interna. A fórmula é dada por:

Tensão Normal = Força Interna / Área da Seção Transversal

Substitua os valores conhecidos na fórmula e calcule a tensão normal.

Ao seguir esses passos, você será capaz de determinar a força interna em um material sujeito a uma carga externa. É importante compreender a tensão normal para garantir a segurança e a eficiência de estruturas e componentes.

Como realizar cálculos de ohms e volts de forma simples e eficiente.

Para calcular ohms e volts de forma simples e eficiente, é importante entender a relação entre eles. A fórmula básica para calcular a resistência (ohms) é R = V/I, onde R é a resistência em ohms, V é a tensão em volts e I é a corrente em amperes. Para calcular a tensão, a fórmula é V = I x R.

Para realizar os cálculos, primeiro determine a corrente (I) e a resistência (R) do circuito. Em seguida, aplique a fórmula correspondente para obter o valor desejado. Por exemplo, se a corrente é de 2A e a resistência é de 5 ohms, para calcular a tensão, basta multiplicar 2A por 5 ohms, resultando em 10 volts.

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É importante lembrar que a unidade de medida para resistência é ohms (Ω) e para tensão é volts (V). Certifique-se de manter as unidades consistentes ao realizar os cálculos para evitar erros.

Praticar exercícios é uma ótima maneira de aprimorar suas habilidades de cálculo de ohms e volts. Tente resolver problemas que envolvam diferentes valores de corrente e resistência para ganhar mais confiança em suas habilidades.

Esforço de tensão: fórmula e equações, cálculo, exercícios

Descubra a fórmula para calcular a média da tensão em circuitos elétricos facilmente.

Para calcular a média da tensão em circuitos elétricos, é importante entender a fórmula correta que permite realizar esse cálculo de forma simples e eficiente. A tensão média, também conhecida como valor médio da tensão, pode ser obtida a partir da seguinte equação:

Vm = (V1 + V2 + V3 + … + Vn) / n

Onde Vm representa a tensão média, V1, V2, V3, … Vn são os valores individuais de tensão em um circuito elétrico e n é o número total de valores de tensão a serem considerados no cálculo.

Para encontrar a média da tensão em um circuito elétrico, basta somar todos os valores de tensão presentes no circuito e dividir pela quantidade de valores. Dessa forma, é possível obter um valor representativo da tensão média em todo o circuito.

É importante ressaltar que o cálculo da tensão média é fundamental para a análise e dimensionamento de circuitos elétricos, permitindo uma melhor compreensão do comportamento da corrente elétrica ao longo do circuito.

Praticar exercícios que envolvam o cálculo da tensão média em circuitos elétricos pode auxiliar no aprimoramento das habilidades de resolução de problemas relacionados a esse tema, contribuindo para um melhor desempenho em estudos e projetos que envolvam eletricidade.

Esforço de tensão: fórmula e equações, cálculo, exercícios

Esforço de tensão: fórmula e equações, cálculo, exercícios

A tensão de tração é definida como a força perpendicular à área por unidade de área aplicada a um objeto em suas extremidades para exercer tração sobre ele, graças à qual se prolonga. Suas dimensões são força / área e, na forma matemática, podemos expressá-lo assim:

τ = F / A

A unidade de esforço no Sistema Internacional de Unidades é a mesma que a utilizada para a pressão: o pascal, abreviado Pa, que é igual a 1 Newton / m 2 .

No esforço de tensão, existem duas forças que são aplicadas na mesma direção e em direções opostas, que esticam o corpo. Se originalmente o comprimento do objeto era L ou , ao aplicar a tensão de tração, o novo comprimento é L e o alongamento ΔL é calculado por:

ΔL = L – L ou

Objetos sólidos têm elasticidade em maior ou menor grau, o que significa que, quando o esforço de tensão desaparece, eles retornam às suas dimensões originais.

Isso acontece desde que o estresse não seja tão grande que cause deformação permanente. Borracha, borracha ou materiais de borracha são bons para fazer objetos elásticos e cabelos e pele, entre outros, também têm essa qualidade.

Deformação unitária

Ao estudar como os corpos se deformam sob tensão, é muito conveniente definir o conceito de deformação unitária , uma quantidade adimensional. A deformação unitária é indicada pela letra grega δ (“delta” minúsculo) e é calculada da seguinte forma:

δ = ΔL / L ou

A deformação unitária serve para avaliar comparativamente a deformação do objeto sob tensão. Vejamos da seguinte maneira: não é o mesmo esticar uma barra de 1 metro de comprimento por 1 cm, como é esticar 1 cm para outra barra de 10 m de comprimento. No primeiro caso, a deformação é muito mais significativa do que no segundo.

Como é calculada a tensão de tração? (Exemplos)

O físico inglês e contemporâneo de Newton chamado Robert Hooke (1635-1703), investigou as propriedades elásticas dos corpos e estabeleceu a lei que leva seu nome. Com isso, o estresse aplicado está relacionado à deformação experimentada quando o esforço é pequeno:

Esforço ∝ Deformação (unitário)

É lógico esperar que quanto maior o esforço de tensão, maior o alongamento ocorrerá. Fazendo uso das definições dadas acima:

τ ∝ δ

A constante de proporcionalidade necessária para estabelecer a igualdade é denotada Y e é conhecida como módulo de elasticidade ou módulo de elasticidade, característico dos materiais:

τ = Y⋅δ

O módulo de Young possui as mesmas unidades de estresse, uma vez que a deformação da unidade é adimensional.

Portanto, uma maneira de calcular o estresse do estresse em um corpo com propriedades elásticas é medindo a deformação e conhecendo o módulo de Young. Essa quantidade foi determinada experimentalmente para muitos materiais e é tabulada.

Exemplo de cálculo

Suponha que um fio de aço temperado com 3 mm de diâmetro seja submetido a uma tensão de tração, pendurando um peso de 250 N, qual seria a magnitude dessa tensão?

Bem, podemos usar a definição de tensão de estresse como quociente entre a força perpendicular à superfície e a área da referida superfície. Vamos calcular a área primeiro, assumindo um fio de seção transversal circular:

A = π. (d / 2) 2 =   π. (D 2 /4)

O diâmetro do fio é de 3 mm e essas unidades devem ser convertidas em metros:

d = 3 x 10 -3 m.

A = π. (3 x 10 -3 m) 2 /4 = 7,07 x 10 -6 m 2 .

A tensão de tração é produzida pelo peso pendurado no fio, aplicado perpendicularmente à sua seção transversal, portanto:

τ = 250 N / 7,07 x 10 -6 m 2 = 3,5 x 10 7 Pa

O pascal é uma unidade relativamente pequena, portanto, múltiplos não são incomuns. Sabendo que 1 mega-pascal (MPa) é 10 6 pascal, a tensão de tração permanece:

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τ = 35 MPa

Exercícios resolvidos

– Exercício 1

O módulo de elasticidade de uma haste é 4 x 10 11 Pa. Que deformação unitária é obtida aplicando uma tensão de tração de 420 MPa?

Solução

A equação a ser usada é:

τ = Y⋅δ

Com ele calculamos a deformação unitária:

δ = τ / Y = 420 x 10 6 Pa / 4 x 10 11 Pa = 0,00105

δ = ΔL / L ou

Portanto, a deformação ΔL é:

ΔL = 0,00105 L ou

Se, por exemplo, a haste tinha originalmente 1 metro de comprimento, com esse esforço de tensão, ela se estende apenas 0,00105 m = 1,05 mm.

– Exercício 2

Um fio de aço tem 1,50 m de comprimento e um diâmetro de 0,400 mm. Uma extremidade é presa ao teto e a outra é equipada com um refletor de massa m = 1,50 kg, que é liberado. Calcular:

a) O alongamento do fio.

b) Deformação unitária e porcentagem de deformação unitária. É possível que o fio se quebre devido ao peso do refletor?

Solução

O fio vai esticar, pois ao pendurar o refletor, ele é submetido a um esforço de tensão. A força produzida por esse esforço é o peso do refletor.

O peso de um objeto de massa m é o produto da massa multiplicado pelo valor da aceleração devido à gravidade, portanto:

F = 1,50 kg x 9,8 m / s 2 = 14,7 N

A área de seção transversal do fio é necessária:

A =   π. (D 2 /4) = π x (0,4 x 10-3 m) 2/4 = 1,26 x 10 -7 m 2 .

Com estes resultados, o esforço exercido pelo peso no fio é calculado:

τ = 14,7 N / 1,26 x 10 -7 m 2 = 1,17 x 10 8 Pa

O fio tem um comportamento elástico, portanto, é válido supor que a lei de Hooke seja cumprida:

τ = Y⋅δ

A partir da tabela de módulos elásticos, descobrimos que para o aço Y = 207 x 10 9 Pa. Além disso, a deformação unitária é:

δ = ΔL / L ou

Substituindo na equação por esforço:

τ = Y⋅δ = Y⋅ (ΔL / L o )

Portanto, o trecho é:

ΔL = L ou τ / Y =

= 1,50 mx 1,17 x 10 8 Pa / 207 x 10 9 Pa = 8,5 x 10 -4 m = 0,849 mm.

A deformação unitária do fio é:

δ = ΔL / L o = 8,5 x 10 -4 m / 1,5 m = 5.652 x 10 -4

Se o expressarmos como porcentagem, a porcentagem de deformação unitária é de 0,0565%, menor que 0,1%, portanto, espera-se que o fio resista bem ao peso do refletor sem quebrar, uma vez que a deformação experimentada não é muito grande em comparação ao comprimento original.

Referências

  1. Bauer, W. 2011. Física para Engenharia e Ciências. Volume 1. Mc Graw Hill.
  2. Beer, F. 2010. Mecânica dos materiais. McGraw Hill. 5 ª. Edição.
  3. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 6 th . Ed Prentice Hall.
  4. Sears, Zemansky. 2016. Física Universitária com Física Moderna. 14 th . Ed. Volume 1.
  5. Valera Negrete, J. 2005. Notas sobre Física Geral. UNAM.

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