Descreva as principais características que diferem os comportamentos de fluidos e sólidos.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra “descrever as principais características que diferem os comportamentos de fluidos e sólidos”. Isso é conteúdo de Mecânica dos Materiais/Contínuos: a gente vai precisar entender conceitos de tensão (stress), deformação (strain), módulo de elasticidade e viscosidade. Em resumo, vamos ver como um sólido e um fluido reagem quando aplicamos uma força de cisalhamento (shear).
Passo 2
O que é um sólido?
- Sólidos têm forma e volume bem definidos.
- Quando você aplica uma tensão de cisalhamento
, o sólido se deforma até um certo ponto e pára, obedecendo à Lei de Hooke:
,
onde
•é o módulo de cisalhamento (rigidez),
•é a deformação angular (strain). - Se você retira a força antes de passar do limite elástico, o sólido volta ao estado original (comportamento elástico).
Passo 3
O que é um fluido?
- Fluidos (líquidos e gases) não têm forma fixa: eles se ajustam ao recipiente.
- Sob qualquer tensão de cisalhamento, por menor que seja, eles continuam a deformar (escorrem) enquanto a força for aplicada.
- Para fluidos newtonianos, a relação tensão-deformação é dada por:
,
onde
•é a viscosidade,
•é a taxa de deformação (velocidade de cisalhamento).
Passo 4
Comparando lado a lado:
- Limiar de cisalhamento
- Sólido: só deforma até um certo ponto e depois pára.
- Fluido: deforma sem parar enquanto a tensão existir.
- Relação tensão–deformação
- Sólido (Hooke):
(linear e elástica). - Fluido (Newton):
(linear, mas fluxo contínuo).
- Sólido (Hooke):
- Forma e volume
- Sólido: mantêm ambos.
- Fluido: volume fixo (para líquidos), forma varia; gases variam ambos.
- Módulos
- Sólido: possui módulo de cisalhamento
. - Fluido: módulo de cisalhamento é zero (ele não “resiste” ao cisalhamento, só flui).
- Sólido: possui módulo de cisalhamento
Resposta
As principais diferenças entre sólidos e fluidos são:
- Comportamento sob tensão de cisalhamento:
- Sólidos deformam até um limite e param (
). - Fluidos deformam continuamente enquanto houver tensão (
).
- Sólidos deformam até um limite e param (
- Forma e volume:
- Sólidos têm forma e volume fixos.
- Fluidos não têm forma fixa (líquidos mantêm volume; gases mudam com pressão).
- Módulo de cisalhamento:
- Positivo em sólidos (
). - Zero em fluidos (eles não “guardam” deformação, apenas fluem).
- Positivo em sólidos (