Um fio de nylon está sujeito a uma força de tração de
. sabendo-se que
3,45 GPa e que a máxima tensão normal admissível é de 40 MPa , determinar:
O diâmetro necessário para o fio;
O diâmetro necessário para o fio;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um fio de nylon que está sendo puxado com uma força de 9,0 N. A gente precisa descobrir qual o diâmetro que esse fio deve ter para não exceder a tensão máxima que o material suporta, que é de 40 MPa. Para resolver isso, vamos usar conceitos de tensão (σ) e área da seção transversal (A) do fio.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a tensão (σ) em um material é definida pela fórmula:
Onde:
- σ é a tensão,
- F é a força aplicada,
- A é a área da seção transversal do fio.
Aqui, queremos encontrar o diâmetro do fio, então precisamos relacionar a área com o diâmetro.
Passo 3
A área da seção transversal de um fio circular é dada por:
Onde:
- A é a área,
- d é o diâmetro do fio.
Nosso objetivo é encontrar d, então vamos rearranjar essa fórmula para expressar d em termos de A:
Passo 4
Voltando à fórmula da tensão:
Queremos que a tensão não ultrapasse a máxima admissível, que é 40 MPa. Vamos rearranjar essa fórmula para encontrar a área mínima necessária:
Passo 5
Vamos substituir os valores na fórmula. Primeiro, precisamos garantir que as unidades estejam compatíveis.
- Força, F = 9,0 N
- Tensão máxima, σ = 40 MPa = 40 × 10⁶ Pa
Então,
Passo 6
Agora, usamos a fórmula do diâmetro:
Calculando:
Convertendo para milímetros (1 m = 1000 mm):
Resposta
O diâmetro necessário para o fio de nylon é aproximadamente 0,535 mm.
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