Ao estacionar o carro em uma rua movimentada, você acidentalmente bate a traseira do veículo em um poste de aço. Você puxa o carro para a frente até não tocar mais o poste e sai para verificar o dano. Como estará o para-choque traseiro se a deformação causada pelo impacto for (a) menor que o limite proporcional; (b) maior que o limite proporcional, mas menor que o ponto de ruptura; (c) maior que o ponto de ruptura, mas menor que o ponto de fratura; e (d) maior que o ponto de fratura? (e) faça o esboço do diagrama de tensão versus deformação que mostre onde são representadas as regiões indicadas pelas alternativas de (a) a (d).
Passo 1
O enunciado descreve um impacto da traseira de um carro num poste de aço e pergunta o estado do para-choque conforme a deformação fique em diferentes regiões do diagrama tensão–deformação. Aqui vamos usar a teoria de comportamento mecânico de materiais: região elástica (linear e não-linear), região plástica (encruamento e estricção) e fratura. Precisamos entender o que ocorre em cada intervalo de deformação em relação ao limite proporcional
, ponto de ruptura ou resistência máxima
e ponto de fratura
.
Passo 2
Se a deformação for menor que o limite proporcional (região (a):
), estamos na região elástica linear (Lei de Hooke). O para-choque vai deformar, mas assim que a força cessa ele recupera integralmente a forma original, sem nenhum dano permanente.
Passo 3
Se a deformação for maior que o limite proporcional mas menor que o ponto de ruptura (região (b):
), ainda estamos na região elástica não-linear ou no início da região plástica, porém sem estricção. O para-choque pode não obedecer mais exatamente à Lei de Hooke, mas não chega a romper nem a fraturar. Ao liberar a carga, ele ainda retorna quase totalmente, sem amassados permanentes.
Passo 4
Se a deformação for maior que o ponto de ruptura mas menor que o ponto de fratura (região (c):
), entrou-se na fase de estricção (necking) e desenvolvimento de microtrincas. O material ainda está inteiro, mas sofre deformação plástica permanente: o para-choque ficará amassado, com o formato distorcido e possivelmente com fissuras superficiais.
Passo 5
Se a deformação for maior que o ponto de fratura (região (d):
), ocorre a ruptura completa do material. O para-choque se parte ou se solta do carro, havendo fragmentação ou uma fratura visível que separa suas partes.
Passo 6
A seguir, um esboço simplificado do diagrama tensão
versus deformação
, com as regiões (a)–(d):
σ
|
| ____
| / \
| / \
| / \
|________/ \___ ε
↑ ↑ ↑
ε_p ε_R ε_F
Região (a): 0 – \(\varepsilon_p\)
Região (b): \(\varepsilon_p\) – \(\varepsilon_R\)
Região \text{(c)}: \(\varepsilon_R\) – \(\varepsilon_F\)
Região (d): > \(\varepsilon_F\) ```
Resposta
(a) O para-choque sofre deformação elástica linear e retorna sem danos.
(b) Ainda é deformação elástica (não-linear ou início de plástico), mas retorna sem amassados permanentes.
(c) Há deformação plástica e estricção: o para-choque fica amassado, com dent e possivelmente trincas.
(d) O material fratura totalmente: o para-choque se parte ou se solta.
(b) Ainda é deformação elástica (não-linear ou início de plástico), mas retorna sem amassados permanentes.
(c) Há deformação plástica e estricção: o para-choque fica amassado, com dent e possivelmente trincas.
(d) O material fratura totalmente: o para-choque se parte ou se solta.