Uma barra cilíndrica foi submetida a uma carga de tração e rompeu devido à tensão gerada. Considerando que a carga aplicada continuará sendo a mesma, quais medidas poderiam şer tomadas para evitar a ruptura da barra no futuro? Cite e explique duas possíveis soluções.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma barra cilíndrica que quebrou quando foi puxada com uma carga de tração. Nosso objetivo aqui é pensar em duas maneiras de evitar que isso aconteça de novo, considerando que a força aplicada continua a mesma. Vamos usar conceitos de resistência dos materiais, especificamente sobre tensão e como podemos modificá-la para prevenir a ruptura.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que aconteceu. A barra quebrou porque a tensão gerada foi maior que o limite que o material pode suportar. A tensão (
) é definida como a força (
) aplicada dividida pela área da seção transversal (
):
Então, para reduzir a tensão e evitar a ruptura, precisamos reduzir
. Como
permanece igual, a única opção é aumentar a área
.
Passo 3
Aumentar a área da seção transversal é uma solução. Se a barra tiver uma área maior, a mesma força causará uma tensão menor. Para uma barra cilíndrica, a área da seção transversal é:
onde
é o raio. Portanto, aumentando o raio da barra, aumentamos significativamente a área, o que diminui a tensão:
Passo 4
Outra solução é escolher um material com maior resistência à tração. Cada material tem um limite de tensão máxima que pode suportar antes de se romper. Se substituirmos a barra por um material que tenha um limite de tensão maior, a mesma força aplicada não causará ruptura. Isso envolve conhecer as propriedades dos materiais, como o módulo de Young e o limite de escoamento.
Resposta
Para evitar a ruptura da barra no futuro mantendo a mesma carga aplicada, podemos:
- Aumentar a área da seção transversal da barra, reduzindo assim a tensão gerada.
- Utilizar um material com maior resistência à tração, garantindo que a barra suporte melhor a carga aplicada sem se romper.