A tensão de cisalhamento calculado para deformar um cristal de Prata (Ag) é de 577.000 psi. A tensão determinada experimentalmente é 54 psi. Explique esta discrepância.
Passo 1
O enunciado diz que a tensão de cisalhamento teórica necessária para deformar um cristal perfeito de prata é
psi, enquanto a tensão experimental medida em um material real é
psi. O conteúdo aqui é o estudo da resistência ao escoamento por cisalhamento em cristais perfeitos versus materiais reais contendo defeitos cristalinos.
Passo 2
Para estimar a tensão de cisalhamento ideal de um cristal perfeito, costuma-se usar um modelo “senoidal” de energia interatômica, que leva à expressão aproximada
onde
é o módulo de cisalhamento da prata (tipicamente
psi). Substituindo, obtém-se um valor na faixa de
–
psi, coerente com os
psi calculados.
Passo 3
Na prática, entretanto, metais cristalinos não são perfeitos: eles contêm discordâncias (ou “defeitos de linha”), limites de grão, impurezas etc. A deformação plástica macroscópica ocorre pelo movimento dessas discordâncias sob tensões muito menores que
. O esforço necessário para escorregar uma discordância é da ordem da tensão de escoamento, tipicamente
a
de
.
Passo 4
Portanto, a enorme diferença (de cerca de
) entre
e
se deve ao fato de que a tensão teórica considera um cristal perfeito sem defeitos, enquanto o material real escoa pela movimentação de discordâncias que requer tensões muito menores.
Resposta
A discrepância deve-se à presença de defeitos cristalinos (principalmente discordâncias) em materiais reais, que permitem a deformação plástica a tensões muito inferiores à tensão de cisalhamento ideal de um cristal perfeito.