Qual a diferença entre sólidos e fluidos?
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente explicar a diferença entre sólidos e fluidos. É conteúdo de Mecânica dos Materiais ou Mecânica dos Fluidos, onde a gente vai usar conceitos de tensão, deformação e comportamento delas sob ação de forças. Para resolver, vamos precisar saber o que é tensão de cisalhamento e como sólidos e fluidos respondem a ela, citando as leis básicas (Lei de Hooke para sólidos e Lei de Newton da viscosidade para fluidos).
Passo 2
Antes de comparar, vamos ver a teoria de como medimos a “resistência à deformação”:
- Tensão de cisalhamento (τ): força por área tangencial aplicada.
- Deformação de cisalhamento (γ) em sólidos: deslocamento relativo dividido pela distância entre camadas.
- Taxa de deformação (γ̇) em fluidos: quanto a velocidade muda de uma camada para outra, ou seja
.
Para sólidos elásticos (linha reta no gráfico tensão × deformação), vale a Lei de Hooke:
onde
é o módulo de cisalhamento.
Para fluidos newtonianos (reta no gráfico tensão × taxa de deformação), vale a Lei de Newton da viscosidade:
onde
é a viscosidade.
Passo 3
Agora, olhando esses dois modelos:
- Sólidos: têm módulo de cisalhamento
finito e mantêm uma deformação fixa quando a força é removida (comportamento elástico). Eles suportam uma tensão de cisalhamento mesmo em regime permanente (estático). - Fluidos: não têm um “módulo” que relacione tensão a deformação; em vez disso, relacionam tensão à taxa de deformação. Se você aplica uma tensão de cisalhamento constante, eles continuam a se deformar (escoar) indefinidamente enquanto a tensão existir.
Passo 4
Vamos traduzir isso no que o enunciado quer:
- Sólido: forma e volume próprios. Se você empurra um sólido e para de empurrar, ele para de se deformar.
- Fluido: não tem forma própria (assume a do recipiente), só tem volume definido (no caso dos líquidos) ou nem isso (gases). Se você aplica tensão de cisalhamento, ele continua a fluir enquanto a tensão existir.
Resposta
A principal diferença é que um sólido resiste a um esforço de cisalhamento mantendo uma deformação fixa (
), enquanto um fluido não mantém forma fixa e continua a escoar sob cisalhamento (
).