Qual é a utilidade da Técnica de Excitação por Impulso? Obs.: O equipamento Sonelastic é baseado nesta técnica.

Passo 1

O enunciado pergunta qual a utilidade da Técnica de Excitação por Impulso, lembrando que o equipamento Sonelastic baseia-se nela. O conteúdo aqui é Mecânica Experimental de Materiais, em particular a caracterização elástica dinâmica via modos de ressonância. Para resolver, vamos entender o princípio físico da técnica, como extraímos propriedades elásticas a partir das frequências naturais e por que isso é vantajoso em aplicações práticas.

Passo 2

A técnica consiste em bater levemente (impulso) num corpo de prova (geralmente uma barra ou disco) e registrar seu sinal vibratório livre. Esse sinal é analisado no domínio da frequência, revelando picos em suas frequências naturais de oscilação (modos de ressonância). A relação entre cada frequência natural f e as propriedades elásticas do material é dada por
f \propto \sqrt{\frac{E}{\rho}}
onde E é o módulo de Young (ou outro módulo elástico, dependendo do modo) e \rho a densidade.

Passo 3

Da forma exata, para um modo de flexão de uma barra com comprimento L, área da seção A, momento de inércia I e massa m=\rho A L, o módulo de Young obtém-se por
E = C\,\frac{m\,L^3\,f^2}{I}
onde C é uma constante geométrica conhecida (depende do modo vibratório). Medindo f, L, A, I e \rho, calcula-se E.

Passo 4

Além de E, a mesma técnica permite estimar o módulo de cisalhamento G (analisando modos de torção) e a razão de Poisson \nu (com múltiplos modos), bem como a perda mecânica (fator de amortecimento interno ou \tan\delta) a partir da largura dos picos de ressonância.

Passo 5

As principais vantagens são:
  1. Não-destrutiva: o corpo de prova não é danificado pelo pequeno impacto.
  2. Rápida e simples: não requer montagem complexa, basta um martelo de impacto e transdutores de resposta.
  3. Versátil: aplica-se a metais, cerâmicas, polímeros e compósitos, em barras, discos ou anéis.
  4. Alta sensibilidade: detecta variações de módulo elástico e defeitos internos via alterações de frequência e amortecimento.

Resposta

A Técnica de Excitação por Impulso serve para determinar de forma não-destrutiva e rápida os módulos elásticos dinâmicos (como o módulo de Young e de cisalhamento), a razão de Poisson e o amortecimento interno de materiais, a partir das frequências naturais de ressonância de um corpo de prova.

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