Trilhos de ferrovia que tem um comprimento-padrão de 10 m (comprimento medido a
) e que são fabricados em aço 1025 devem ser posicionados numa dada região durante o período do ano em que a temperatura média é de
.
(a) Se inicialmente os trilhos forem posicionados com um espaçamento entre eles igual a
, qual será a temperatura mais elevada possível que pode ser tolerada sem que haja a introdução de tensões térmicas?
(a) Se inicialmente os trilhos forem posicionados com um espaçamento entre eles igual a
Passo 1
Estamos com trilhos de comprimento padrão de
,m (medido a
C), instalados também a
C, deixando entre as emendas um espaço livre de
,mm. Queremos saber até que temperatura máxima
eles podem atingir sem gerar tensões térmicas. O conteúdo usado é a expansão linear dos materiais, cuja fórmula básica é
Passo 2
Determinamos o coeficiente de expansão linear
para o aço SAE 1025. Um valor típico é
Na ausência de tensão, a expansão máxima
deve ficar igual ao espaço livre disponível, que é
,mm ou
,m.
Passo 3
Escrevemos a condição de expansão livre máxima:
Isolando
:
Passo 4
Como o trilho parte de
C, a temperatura máxima sem tensão é
Resposta
A temperatura mais elevada possível sem introduzir tensões térmicas é aproximadamente
.