Elasticidade | Física

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Elasticidade | Física

Denomina-se elasticidade a propriedade, apresentada por alguns materiais, de recuperarem sua forma e dimensões originais depois de removidas as forças que os deformaram.

A noção de elasticidade tornou-se indispensável à  física moderna para a compreensão das variações a que estão sujeitos os corpos submetidos à ação de forças externas, pois suas dimensões e características dependem da maneira como reagem à presença ou ausência desse estímulo.

Deformações. Há três tipos principais de deformação: os resultantes das forças de tração, de compressão e de cisalhamento. Na deformação por tração, o corpo tem uma de suas dimensões aumentada na direção em que a força se aplica; na deformação por compressão, o corpo tem essa dimensão reduzida; no caso do cisalhamento, o corpo sofre deformações causadas pelo movimento relativo das camadas paralelas existentes em sua estrutura.

Além disso, de acordo com a resposta do objeto à deformação, esta pode ser classificada como elástica, quando o corpo retorna à forma inicial; inelástica, quando, cessada a força que a produziu, o corpo não volta às dimensões originais; ou semi-elástica, quando o resultado da deformação se situa entre esses dois casos extremos.

Para a análise de uma deformação, no entanto, não basta conhecer apenas o valor da força que a produziu: também é necessário conhecer a área da superfície sobre a qual essa força atua. A relação entre a força e a área é denominada tensão deformante e exprime-se, comumente, em newtons por metro quadrado (N/m2) ou em quilograma-força por centímetro quadrado (kgf/cm2).

A relação entre a tensão deformante e a deformação produzida é denominada lei de Hooke, deduzida pela primeira vez pelo físico inglês Robert Hooke e segundo a qual deformações lineares sofridas por sólidos são diretamente proporcionais às forças que as causaram. Essa constante de proporcionalidade, conhecida como módulo de elasticidade ou módulo de Young, é função do material que constitui o corpo solicitado.

No caso de substâncias líquidas, a tensão deformante é denominada pressão hidrostática e, de acordo com o princípio de Pascal, se exerce igualmente em todas as direções. Nesse caso, a relação entre o aumento de pressão hidrostática e a resultante redução de volume chama-se módulo de elasticidade volumétrico.

A curva que representa o comportamento de determinado material submetido a esforços é conhecida como diagrama de elasticidade de um corpo dado. É construída relacionando-se os valores da deformação com os valores das respectivas tensões aplicadas. Como prevê a lei de Hooke, até um determinado valor de tensão aplicada, denominado limite de elasticidade, o corpo apresenta comportamento linear e retorna à forma original, caso a força se interrompa. Se o esforço, porém, continua a ser aplicado, o corpo passa a deformar-se plástica ou inelasticamente, até atingir seu ponto de ruptura. Quando a tensão necessária à ruptura do corpo é muito grande, diz-se que o material de que se constitui é dútil; em caso contrário, o corpo diz-se frágil.

A elevação da temperatura exerce grande influência sobre as propriedades elásticas dos corpos, pois provoca redução dos valores de limite da elasticidade e da tensão de ruptura, com o consequente aumento da fragilidade do material.

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