Em relação ao comportamento de sólidos e fluidos sob ação de uma tensão cisalhante, assinale a alternativa correta:
A) O sólido mantém-se indefinidamente em movimento quando aplicada tensão cisalhante.
B) O fluido resiste ao cisalhamento e entra em equilíbrio estático.
C) O fluido sofre deformação contínua enquanto houver tensão aplicada.
D) O sólido não sofre deformações sob cisalhamento.
E) O fluido apresenta forma definida, independente do recipiente.
A) O sólido mantém-se indefinidamente em movimento quando aplicada tensão cisalhante.
B) O fluido resiste ao cisalhamento e entra em equilíbrio estático.
C) O fluido sofre deformação contínua enquanto houver tensão aplicada.
D) O sólido não sofre deformações sob cisalhamento.
E) O fluido apresenta forma definida, independente do recipiente.
Passo 1
O enunciado pede para assinalar a alternativa correta sobre o comportamento de sólidos e fluidos sob ação de uma tensão cisalhante. As alternativas são:
A) O sólido mantém-se indefinidamente em movimento quando aplicada tensão cisalhante.
B) O fluido resiste ao cisalhamento e entra em equilíbrio estático.
C) O fluido sofre deformação contínua enquanto houver tensão aplicada.
D) O sólido não sofre deformações sob cisalhamento.
E) O fluido apresenta forma definida, independente do recipiente.
A) O sólido mantém-se indefinidamente em movimento quando aplicada tensão cisalhante.
B) O fluido resiste ao cisalhamento e entra em equilíbrio estático.
C) O fluido sofre deformação contínua enquanto houver tensão aplicada.
D) O sólido não sofre deformações sob cisalhamento.
E) O fluido apresenta forma definida, independente do recipiente.
Passo 2
Entender o que é tensão cisalhante ajuda muito. Tensão cisalhante é a força tangencial por unidade de área que tenta deslizar camadas umas sobre as outras. Denota-se por
e, em linguagem simples:
- é a força “para o lado” dividida pela área onde ela age.
Agora como reagem os materiais:
- Um sólido, quando sujeito a uma tensão cisalhante pequena, tipicamente se deforma até um certo ângulo (chamado de deformação de cisalhamento) e então para: ele suporta essa tensão sem continuar a deformar indefinidamente. Para um sólido elástico linear vale a lei de Hooke para cisalhamento:
onde
é a tensão cisalhante,
é o módulo de cisalhamento (rigidez ao cisalhamento) e
é a deformação de cisalhamento (um ângulo pequeno ou razão entre deslocamento e distância). Se
é constante, então
fica constante — ou seja, a deformação atinge um valor e não cresce indefinidamente.
Passo 3
Para fluidos a história é diferente: um fluido não consegue suportar uma tensão cisalhante em equilíbrio estático — ele continua a deformar (fluir) enquanto a tensão existir. Para muitos fluidos (Newtonianos) a relação entre tensão cisalhante e taxa de deformação é
onde
é a viscosidade,
é a velocidade na direção do fluxo e
é a coordenada perpendicular às camadas. Aqui o termo
é a taxa de deformação (ou gradiente de velocidade). Se existe uma tensão
fixa, normalmente existe um gradiente de velocidade não nulo e, portanto, as camadas continuam a deslizar umas sobre as outras — isto é, deformação contínua (fluxo) enquanto
.
Passo 4
Agora vamos analisar e eliminar as alternativas umas a uma, usando o que acabamos de ver.
- Alternativa A: “O sólido mantém-se indefinidamente em movimento quando aplicada tensão cisalhante.”
Isso está errado para um sólido elástico: sob tensão constante o sólido atinge uma deformação fixa (constante) e não fica em movimento contínuo. (Obs: alguns sólidos podem apresentar creep a longo prazo ou, se ultrapassarem o limite de escoamento, podem deformar plasticamente, mas a afirmação universal “mantém-se indefinidamente em movimento” é falsa no sentido geral do enunciado de comparação sólido×fluido.)
Passo 5
- Alternativa B: “O fluido resiste ao cisalhamento e entra em equilíbrio estático.”
Um fluido pode oferecer resistência viscosa ao movimento relativo das camadas, mas não entra em equilíbrio estático mantendo deformação: ele continua a deformar (fluir) enquanto a tensão cisalhante for aplicada. Logo a alternativa B é falsa.
Passo 6
-
Alternativa D: “O sólido não sofre deformações sob cisalhamento.”
Também falsa. Sólidos sofrem deformações (elásticas ou plásticas) quando submetidos a cisalhamento; o ponto é que, para sólidos elásticos, a deformação não cresce continuamente com o tempo sob tensão constante. -
Alternativa E: “O fluido apresenta forma definida, independente do recipiente.”
Isso contradiz a definição prática de fluido: fluidos não têm forma própria e tomam a forma do recipiente. Portanto E é falsa.
Passo 7
Resta a alternativa C: “O fluido sofre deformação contínua enquanto houver tensão aplicada.”
Isso coincide exatamente com a definição operacional que usamos: num fluido uma tensão cisalhante não equilibrada provoca um gradiente de velocidade e, portanto, fluxo contínuo enquanto a tensão existir. Exemplos simples: se empurrar uma placa sobre um líquido, o líquido continuará a escorrer (deformar) enquanto a força (tensão) for aplicada; se empurrar a placa sobre um bloco elástico, ele deforma até um ângulo e depois para.
Isso coincide exatamente com a definição operacional que usamos: num fluido uma tensão cisalhante não equilibrada provoca um gradiente de velocidade e, portanto, fluxo contínuo enquanto a tensão existir. Exemplos simples: se empurrar uma placa sobre um líquido, o líquido continuará a escorrer (deformar) enquanto a força (tensão) for aplicada; se empurrar a placa sobre um bloco elástico, ele deforma até um ângulo e depois para.
Passo 8
Resumo prático para decorar: sólidos suportam tensão cisalhante e apresentam uma deformação limitada (rigidez, módulo
); fluidos não conseguem suportar cisalhamento em equilíbrio e exibem deformação contínua (fluxo) enquanto a tensão existir (lei de Newton:
). Portanto a alternativa correta é a C — tem tudo a ver com “fluir enquanto empurrado”.
Resposta
C