Os fluidos sofrem deformações iniciais um pouco menores que as dos sólidos, mas atingido o limite de compressibilidade ou de tração do fluido, este passa a se comportar como um sólido;
Passo 1
O enunciado afirma duas coisas: (a) que “os fluidos sofrem deformações iniciais um pouco menores que as dos sólidos” e (b) que “atingido o limite de compressibilidade ou de tração do fluido, este passa a se comportar como um sólido”.
O que precisamos decidir é se essas afirmações são verdadeiras ou falsas e por quê. As informações dadas pelo enunciado são exatamente essas duas frases (ou seja, não há dados numéricos nem figura).
O que precisamos decidir é se essas afirmações são verdadeiras ou falsas e por quê. As informações dadas pelo enunciado são exatamente essas duas frases (ou seja, não há dados numéricos nem figura).
Passo 2
Primeiro, vamos entender claramente o que significa “comportar‑se como um sólido” e qual é o comportamento mecânico típico de um sólido.
- Em um sólido elástico linear, a relação entre tensão e deformação é dada pela Lei de Hooke:
onde
é a tensão (força por área),
é a deformação (alongamento relativo) e
é o módulo de Young (rigidez). Isso significa que, enquanto a tensão estiver abaixo do limite elástico, o sólido armazena energia elástica e retorna ao estado original quando a carga é removida. Além disso, sólidos têm resistência a cisalhamento estático e a tração (podem sustentar tensões de corte e tração sem continuar deformando).
Passo 3
Agora, vamos ver o comportamento típico de um fluido (caso mais simples: fluido newtoniano). Para fluidos a relação relevante é a lei da viscosidade de Newton:
onde
é a tensão de cisalhamento,
é a viscosidade do fluido e
é a taxa de deformação por cisalhamento (taxa de deformação angular). O ponto essencial aqui é: para um fluido newtoniano, qualquer tensão de cisalhamento
produz uma taxa de deformação
— isto é, o fluido continua a deformar enquanto a tensão for aplicada. Diferente de um sólido, ele não “sustenta” uma deformação sem continuar a fluir. Em termos simples: fluidos não têm resistência estática ao cisalhamento como sólidos.
Passo 4
Sobre compressibilidade: definimos o módulo de compressibilidade (módulo volumétrico ou bulk modulus) por
onde
é a pressão e
o volume. Um fluido pode ser mais ou menos compressível (água é pouco compressível, ar é muito compressível), mas aumentar a pressão normalmente causa redução de volume (e aumento de pressão), não transformação mecânica automática em comportamento sólido. Para que um material passe a “ser sólido” na prática é preciso uma mudança de fase (por exemplo, resfriamento e solidificação) ou uma transformação estrutural do material — não basta atingir uma pressão qualquer dentro do regime fluido. Portanto, não existe, em geral, um “limite de compressibilidade” que transforme um líquido comum em sólido apenas por compressão mecânica dentro do mesmo estado de fase.
Passo 5
Sobre tração (tensão de tração): líquidos sob tração tendem a cavitar ou formar vácuos/bolhas de vapor quando a pressão local cai abaixo da pressão de vapor; eles não passam a se comportar como sólidos. Sólidos têm resistência à tração (força que causa ruptura), definida por limite de resistência à tração, enquanto líquidos não suportam tensões de tração estáticas da mesma forma — eles se separam/evaporam/cavitam.
Passo 6
Existem exceções e nuances importantes (e aqui é onde muitos enunciados confusos nas provas caem):
- Materiais viscoelásticos (géis, polímeros fundidos, lama, certos vidros em escalas de tempo) exibem comportamento intermediário: a resposta tem parte elástica e parte viscosa. Em escalas de tempo curtas podem comportar‑se como sólidos (recuperando deformação), e em escalas longas fluem como fluidos.
- Fluidos com limite de escoamento (fluídos de Bingham, ex.: pasta de dente, argamassa) não fluem até que a tensão aplicada exceda um valor de escoamento
. Isso dá uma aparência “sólida” sob tensões pequenas, e “fluida” acima de . A lei simplificada é
onde
é o limite de escoamento. Mas atenção: isso não é o mesmo que um líquido que, ao atingir um certo nível de compressão ou tração, simplesmente vira sólido — é uma propriedade constitutiva do material (não uma mudança de fase por compressão) e aparece em materiais complexos.
- Outro exemplo curioso: o experimento da “gota de piche” mostra que materiais de altíssima viscosidade fluem como fluidos, embora pareçam sólidos no curto prazo.
Passo 7
Resumo da lógica:
- A afirmação (a) de que “fluidos sofrem deformações iniciais um pouco menores que dos sólidos” é muito imprecisa e potencialmente enganosa — em muitos casos sólidos deformam elasticamente e retêm deformação; fluidos começam a deformar permanentemente (escoar) sob cisalhamento, sem um “pequeno” período elástico comparável ao sólido comum. Não há regra geral que diga que a deformação inicial de fluidos seja menor que a de sólidos.
- A afirmação (b) de que, ao atingir um “limite de compressibilidade ou de tração”, o fluido passa a se comportar como sólido, é falsa no sentido geral: fluidos não se transformam automaticamente em sólidos apenas por ultrapassar uma compressão ou tração — a menos que ocorra mudança de fase (solidificação) ou o material seja um fluido especial (viscoelástico ou com limite de escoamento), cujo comportamento já é distinto de um fluido newtoniano simples.
Passo 8
Conclusão didática e versão corrigida da ideia (para você lembrar na prova):
- Correto dizer: “Fluidos, em geral, deformam continuamente sob tensão de cisalhamento (não têm resistência estática ao cisalhamento como sólidos). Alguns materiais complexos podem apresentar comportamento sólido em certas condições (viscoelasticidade, limite de escoamento) ou podem solidificar por mudança de fase, mas isso é uma propriedade específica do material, não uma regra geral de que todo fluido vira sólido ao atingir um limite de compressão ou tração.”
Resposta
Falso.