1. A articulação é um componente importante no sistema do esqueleto humano. A parte superior do fêmur termina em um cabeçote com formato esférico, que se ajusta no interior de uma cavidade em forma de copo (o acetábulo). Alguns materiais metálicos e cerâmicos têm sido utilizados, com relativo grau de sucesso, na fabricação dos componentes de próteses. As restrições quanto às propriedades dos materiais usados para compor estes elementos são muito
    rígidas, devido à complexidade química e à mecânica da articulação da bacia. Além de serem biocompatíveis e terem alta resistência à corrosão, os componentes artificiais utilizados como próteses devem suportar forças de natureza complexa. Dessa forma, as características mecânicas, tais como módulo de elasticidade, limite de escoamento, limite de resistência à tração, resiliência e a tenacidade, são importantes na seleção de materiais para compor uma prótese de bacia.
Considerando o texto acima, faça o que pede a seguir.
A) Redija um parágrafo explicando a correlação entre tensão e deformação segundo a lei de Hooke
B) Desenhe uma curva padrão de tensão-deformação de um ensaio de tração uniaxial, e identifique, nessa curva, com as letras a, b e c os seguintes pontos notáveis:
a) limite de proporcionalidade;
b) limite de escoamento;
c) limite de resistência à tração.

Passo 1

O enunciado trata da relação tensão–deformação em materiais mecânicos usados em próteses, pede (A) um parágrafo explicando a lei de Hooke (relação linear entre tensão sigma e deformação varepsilon na região elástica) e (B) um esboço da curva tensão–deformação de um ensaio de tração uniaxial, identificando com letras a, b e c o limite de proporcionalidade, o limite de escoamento e o limite de resistência à tração, respectivamente.

Passo 2

Redigir o parágrafo sobre a lei de Hooke:
– Definir tensão sigma e deformação varepsilon.
– Apresentar a expressão
sigma = E,varepsilon,
onde E é o módulo de elasticidade (módulo de Young).
– Explicar que essa proporcionalidade só vale até o limite de proporcionalidade; dobrar a carga dobra a deformação enquanto o comportamento é elástico.

Passo 3

Esboçar a curva tensão–deformação e marcar os pontos notáveis:
– Eixo vertical: tensão sigma.
– Eixo horizontal: deformação varepsilon.
– Região inicial linear até a (limite de proporcionalidade).
– Em b, aparece o escoamento (vantagem de deformação plástica).
– Em c, atinge-se o pico de tensão, ou limite de resistência à tração, antes da estricção.

Resposta

A)
Segundo a lei de Hooke, na região elástica de um ensaio de tração uniaxial a tensão sigma aplicada a um material é diretamente proporcional à deformação uniaxial varepsilon. Essa relação é dada por
sigma = E,varepsilon,
onde E é o módulo de elasticidade (ou módulo de Young) e representa a rigidez do material. Enquanto o material permanece abaixo do limite de proporcionalidade, dobrar a carga dobra a deformação, tudo de forma reversível. Ultrapassado esse limite, inicia-se a deformação plástica e a lei de Hooke deixa de se aplicar.
B)
Esboço da curva tensão–deformação (eixo vertical: sigma; eixo horizontal: varepsilon). Os pontos notáveis são:
a) limite de proporcionalidade
b) limite de escoamento
c) limite de resistência à tração
      ^
      |                 c
      |                /\
      |               /  \
      |              /    \   b
      |             /      \
      |            /        \
      |           /          \
      |          /            \
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                   ε

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