Questão 1: (4,0)
Explique a formação das trincas térmicas.

Passo 1

O enunciado pede para explicar como surgem as trincas térmicas em um material sujeito a variações de temperatura. O conteúdo envolve dilatação térmica, geração de tensões térmicas e mecânica da fratura. Vamos usar os conceitos de coeficiente de dilatação, módulo de elasticidade e resistência à tração/fratura.

Passo 2

Quando uma região do material é aquecida mais rapidamente que outra, aparece um gradiente de temperatura. Pela dilatação térmica, cada ponto “quer” expandir segundo seu coeficiente \alpha, mas, como há regiões vizinhas mais frias (menos dilatadas), o deslocamento fica restrito, gerando tensões internas.
Podemos estimar a tensão térmica aproximada por
\sigma_{\text{térmica}} \approx E\,\alpha\,\Delta Té
onde E é o módulo de elasticidade, \alpha o coeficiente de dilatação e \Delta T a diferença de temperatura entre camadas. Se o material é bem restringido (caso de peças engastadas ou camadas aderentes), a tensão cresce conforme aumenta o gradiente térmico.

Passo 3

Se \sigma_{\text{térmica}}é excede a resistência à tração ou ao escoamento do material, iniciam-se microdefeitos na superfície ou em descontinuidades (vacâncias, inclusões, zonas de solda, etc.). Essas microfalhas coalescem formando uma pequena trinca.

Passo 4

Uma vez iniciada, a trinca pode crescer rapidamente por modo I (abertura perpendicular à face livre), especialmente se houver ciclos térmicos (aquecimento e resfriamento repetidos). Cada ciclo reaberta a fissura, propagando-a até formar uma trinca visível na superfície.

Resposta

As trincas térmicas aparecem quando variações rápidas ou não uniformes de temperatura criam grandes tensões internas por dilatação restrita \sigma\approx E\alpha\Delta T. Se essas tensões superam a resistência do material, surgem microdefeitos que coalescem em fissuras. Sob ciclos térmicos, essas fissuras propagam-se até gerar trincas visíveis.

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