Questão 1. (Peso: 15%)
(a) Descreva a diferença entre um fluido e um sólido.
(a) Descreva a diferença entre um fluido e um sólido.
Passo 1
O enunciado pede para explicarmos a diferença fundamental entre um fluido e um sólido. O conteúdo aqui é mecânica dos materiais ou mecânica dos fluidos, em que vamos comparar o comportamento desses materiais quando sujeitos a uma tensão de cisalhamento (tensão tangencial).
Passo 2
Um sólido apresenta rigidez frente a uma tensão de cisalhamento: ao aplicarmos uma tensão
, ele se deforma até um certo ângulo de distorção
e em seguida mantém essa forma, sem fluxo adicional. Matematicamente, muitos sólidos lineares obedecem à Lei de Hooke no regime elástico:
onde
é o módulo de cisalhamento. Como resultado, sob tensão constante o sólido atinge uma deformação estática e para de deformar.
Passo 3
Um fluido, por outro lado, não resiste a uma tensão de cisalhamento em repouso: qualquer
provoca deformação contínua, ou seja, fluxo permanente. Para fluidos newtonianos, a relação constitutiva é
onde
é a viscosidade e
é a taxa de deformação (gradiente de velocidade). Sob tensão constante, a deformação cresce indefinidamente, caracterizando o escoamento.
Resposta
A diferença básica é que um sólido sustenta uma tensão de cisalhamento e deforma-se até um ponto limite, permanecendo com forma estática, enquanto um fluido não consegue sustentar tensão de cisalhamento sem escoar continuamente.