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 \varepsilon_p, ponto de ruptura ou resistência máxima \varepsilon_R e ponto de fratura \varepsilon_F.

Passo 2

Se a deformação for menor que o limite proporcional (região (a): 0 \le \varepsilon < \varepsilon_p), 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): \varepsilon_p \le \varepsilon < \varepsilon_R), 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): \varepsilon_R \le \varepsilon < \varepsilon_F), 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): \varepsilon \ge \varepsilon_F), 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 \sigma versus deformação \varepsilon, 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.

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