Comente sobre o efeito da variação da temperatura em peças estruturais.

Passo 1

O enunciado pede para comentarmos como a variação de temperatura afeta peças estruturais. O conteúdo da matéria envolve as noções de dilatação térmica, tensões térmicas e comportamento mecânico de materiais sob variação de temperatura.

Passo 2

Quando a temperatura de uma peça muda, seu comprimento (ou volume) varia segundo a fórmula da dilatação linear:
De<a L = alpha , L ,De<a T,
onde alpha é o coeficiente de dilatação térmica do material, L o comprimento inicial e De<a T a variação de temperatura.
Se a peça estiver livre para expandir ou contrair, não surgem tensões além das internas de dilatação. Mas se ela estiver engastada ou presa, a dilatação fica impedida e aparece uma tensão térmica dada por
sigmatérmica = E,alpha,De<a T, é
sendo E o módulo de Young. Essa tensão pode levar a fissuras, flambagem ou até fadiga térmica.

Passo 3

Em estruturas com gradientes de temperatura (por exemplo, paredes espessas ou junções de metais diferentes), ocorre dilatação diferencial que gera tensões internas não uniformes, deformações localizadas e possíveis empenamentos ou trincas.
Além disso, o próprio material muda suas propriedades mecânicas com a temperatura: em altas temperaturas, tipicamente E e a resistência à tração diminuem, favorecendo fluência lenta (creep); em baixas temperaturas, alguns materiais ficam mais frágeis, reduzindo tenacidade e aumentando risco de fratura súbita.

Resposta

A variação de temperatura causa dilatação ou contração das peças (segundo De<a L=alpha LDe<a T), e quando há restrição ao movimento surgem tensões térmicas sigma=EalphaDe<a T. Gradientes térmicos provocam deformações não uniformes, aumentando o risco de empenamento, fissuração ou fluência. Por fim, a temperatura altera as propriedades mecânicas do material, podendo reduzir resistência ou aumentar fragilidade, exigindo cuidados de projeto (juntas de dilatação, escolha de materiais compatíveis e tratamentos térmicos).

Exercícios relacionados