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
, deformação angular
e taxa de deformação
.
Passo 2
No caso de um líquido newtoniano, a tensão de cisalhamento é proporcional à taxa de deformação. Em termos matemáticos:
onde
é a viscosidade. Se mantemos
constante, a taxa de deformação
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:
onde
é o módulo de cisalhamento. Uma vez atingida essa deformação
, mesmo que a tensão
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,
cresce sem parar porque . - O sólido sustenta forma: sob a mesma tensão ele sofre apenas uma deformação estática limitada (
fixa) porque .
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.