Enunciado

Uma barra cilíndrica feita de cobre (E=110 GPa, 16 x 10 6 psi), que possui um limite de escoamento de 240 Mpa (35.000 psi), deve ser submetida a uma carga de 6660N (1500 lbf). Se o comprimento da barra é de 380 mm (15,0 in), qual deve ser seu diâmetro para permitir um alongamento de 0,50 mm (0,020 in)?

Passo 1

Pra resolver essa questão, a gente vai usar a fórmula que descreve o gráfico da deformação elástica:

σ = E . ε

Lembrando que o gráfico é linear, então a tensão σ é proporcional à deformação ε , e o que dita a relação é o módulo de elasticidade E, que é o que a gente quer.

Também vamos ter que passar essa carga que foi dada no enunciado para termos de tensão:

σ = F A

O que a gente quer é o diâmetro que vai estar dentro da expressão da área.

Além disso, para encontrar a deformação através do alongamento dado, temos que saber a expressão da deformação:

ε = ( I - I 0 ) I 0

Onde I 0 é o comprimento inicial e ( I - I 0 ) é então o alongamento.

Uma coisa de cada vez! Vamos começar com a deformação!

Passo 2

Calculando a deformação:

ε = ( I - I 0 ) I 0 = 0,50 380 = 1,32   x   10 - 3

Agora calculando a tensão:

σ = E . ε = 110   x   1,32   x   10 - 3 = 144,74   M P a

Passo 3

Finalmente, agora vamos calcular o diâmetro!

σ = F A = F π D ² 4

144740 = 6660 π D ² 4

D = 7,65 * 10 - 3   m = 7,65   m m

Resposta

D = 7,65   m m

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