Enunciado

Defina tensão, tensão normal, tensão de cisalhamento e pressão.

Passo 1

Tensão é a força por unidade de área. Por exemplo, imagine que estamos aplicando uma força de 10   N tangente à superfície de uma borracha. Considere que a superfície dessa borracha, onde essa força F é aplicada, mede 0,02   m 2 de área A . Qual seria o valor da tensão τ aplicada nessa borracha?

A tensão τ sobre a borracha é igual à força F dividida pela área A .

τ = F A       ⟹       τ = 10 0,02       ⟹       τ = 500   N / m 2

Passo 2

Agora vamos supor que ao invés de exercer uma força tangente à superfície da borracha, a gente exerce uma força de 10   N que tenha uma componente horizontal H de 8   N   e uma componente vertical V de 6   N .

Nesse caso, a tensão também teria uma componente vertical e outra horizontal. Supondo que essa força é aplicada na mesma superfície de área 0,02   m 2 , qual seria o valor das componentes dessa tensão?

A componente vertical da tensão τ V é a componente vertical da força V dividida pela área.

τ V = V A       ⟹       τ V = 6 0,02       ⟹       τ V = 3 00   N / m 2

A componente horizontal da tensão τ H é a componente horizontal da força H dividida pela área.

τ H = H A       ⟹       τ H = 8 0,02       ⟹       τ H = 4 00   N / m 2

Mas como isso pode nos ajudar a responder as perguntas que faltam? Veremos isso no próximo passo!

Passo 3

A componente vertical τ V da tensão é chamada de tensão normal, porque ela está normal (perpendicular) à área de aplicação da força. Essa tensão é geralmente simbolizada pela letra grega sigma σ .

A componente horizontal τ H da tensão é chamada de tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento é sempre tangente à área de aplicação da força! Essa tensão é geralmente simbolizada pela letra grega tau τ !

Mas e a pressão? Qual é a ligação dela com isso tudo? No passo seguinte a gente descobre!

Passo 4

Quando um fluido está em repouso, a tensão normal que atua sobre o fluido é chamada de pressão. Por exemplo, imagine um pote com água em repouso. Se a tensão normal σ que a água sofre no fundo desse pote vale 105   k P a , isso quer dizer que a pressão P da água nesse ponto vale 105   k P a .

Resposta

Tensão é a força por unidade de área. A componente normal à área de aplicação da força é chamada de tensão normal. A componente tangente à área de aplicação da força é chamada de tensão de cisalhamento. A tensão normal sobre um fluido em repouso é chamada de pressão.

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