Qual a principal diferença entre sólidos e líquidos quando estão sujeitos à mesma força cisalhante?

Passo 1

O enunciado quer saber, de forma conceitual, o que muda no comportamento de um sólido e de um líquido quando aplicamos a mesma força cisalhante. Isso envolve conceitos de mecânica dos materiais (para o sólido) e de mecânica dos fluidos/viscosidade (para o líquido). Vamos usar as definições de tensão de cisalhamento tau, deformação angular gamma e taxa de deformação dotgamma.

Passo 2

No caso de um líquido newtoniano, a tensão de cisalhamento é proporcional à taxa de deformação. Em termos matemáticos:
tau = eta,dotgamma
onde eta é a viscosidade. Se mantemos tau constante, a taxa de deformação dotgamma permanece positiva e o líquido continua a deformar-se (ou seja, flui) indefinidamente.

Passo 3

Já em um sólido elástico linear (modelo de Hooke), a tensão de cisalhamento produz uma deformação angular finita e proporcional:
tau = G,gamma
onde G é o módulo de cisalhamento. Uma vez atingida essa deformação gamma, mesmo que a tensão tau seja mantida, o sólido não deforma mais; ele “segura” a forma adquirida, sem fluxo contínuo.

Passo 4

Colocando em termos simples:
  • O líquido não sustenta forma: sob tensão cisalhante constante ele flui, isto é, gamma cresce sem parar porque tauproptodotgamma.
  • O sólido sustenta forma: sob a mesma tensão ele sofre apenas uma deformação estática limitada ( gamma fixa) porque tauproptogamma.

Resposta

A principal diferença é que, para a mesma tensão cisalhante, o sólido apresenta uma deformação elástica finita e depois “trava” (não flui), enquanto o líquido mantém deformação contínua (flui) sob tensão constante.

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