Capítulo III.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS SÓLIDOS

Capítulo III.2
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS SÓLIDOS
Metal tubes are bended, drilled and connected together, especially rubber pieces are used so g
p
y
p
that it does neither make sound nor move
Injection molding of elastic plastic polymer
Comportamento
Comportamento macroscópico dos sólidos: como macroscópico dos sólidos: como “responde”
responde o sólido o sólido
a uma força aplicada?
 Aspecto ESTÁTICO
Aspecto ESTÁTICO das propriedades mecânicas
das propriedades mecânicas
 Aspecto DINÂMICO  vibrações da rede (capítulo IV.1)
TESTE DE TENSÃO
zona elástica zona plástica
M
E
Comportamento elástico – reversível: 0<<
Comportamento elástico reversível: 0<<E
LEI DE HOOKE:
=Y 
tensão aplicada = módulo de Young x deformação
Comportamento plástico –
Comportamento plástico – irreversível: E << M
M – tensão máxima que o sólido suporta tensão máxima que o sólido suporta
A – tensão de fractura ou de ruptura
A
COMPORTAMENTO ELÁSTICO
(I) Tensão de tracção ou de compressão
(I) Tensão de tracção ou de compressão
Lei de Hooke
 = Y 
=Y 
F

A

l
L
Y – módulo de Young
Y é uma manifestação da intensidade das forças de ligação entre os átomos
1) Para uma dada tensão aplicada () a deformação () é tanto maior quanto menor
for o módulo de Young, Y [N/m2 ou Pa].
2) Y determina o ponto de fusão (elevado se Y for elevado).
POLÍMEROS (cadeias de átomos)
1) Y cerca de 100 vezes menores que os de metais – é fácil “dobrar” as cadeias sem
alterar apreciavelmente distâncias interatómicas.
2) Y depende da rigidez das cadeias e do seu arranjo relativo.
3) O número de ligações cruzadas determina Y (borracha vulcanizada).
4)  
l
L
 100 % quando 1MPa
(II) Tensão de compressão ou volumétrica
Acréscimo de pressão: p
Deformação volumétrica: V/V
ç
/ 0
LEI DE HOOKE:
B (Pa
Pa) ) –– módulo de compressibilidade
k (Pa‐1) ) –– coeficiente de compressibilidade
V 1
1
k  
B
V0 p
V
p   B
V0
(III) Tensão de cisalhamento
(III) Tensão de cisalhamento ou de corte
Tensão de cisalhamento, de corte ou de deslizamento: F/A
Deformação de cisalhamento: x/l
ç
/
LEI DE HOOKE
F
x
   Ms
 M s tg  M s 
l
A
Ms ((Pa) –
) módulo de cisalhamento
DUREZA
resistência à deformação plástica
(hardness, em inglês)
FRAGILIDADE / DUCTIBILIDADE
FRAGILIDADE
Tendência para a fractura
pouca tendência para a deformação plástica antes da ruptura (brittleness, em inglês)
DUCTILIDADE
Tendência à deformação plástica
antes da ruptura
(hardness, em inglês)
Peça em ouro inca
Deformação plástica seguida de g
fractura dúctil
 As forças aplicadas de tracção ou de compressão
também podem causar ajustamento das dimensões da
célula unitária.
 O módulo de elasticidade varia com a temperatura.
 O módulo de elasticidade varia com as direcções
cristalográficas.
COMPORTAMENTO PLÁSTICO
Nos metais: deformação plástica corrente G  c

 deslizamento de um plano de átomos sobre outro
A fractura ocorre segundo planos de empacotamento compacto (tal como o deslizamento)
Qual a força necessária para causar deslizamento?
Supondo que é preciso quebrar todas as ligações: 2 x 1010 N/m2
mas experimentalmente verifica‐se que 3 x 109 N/m2
… muito menor porquê?
A hipótese feita não está correcta: qualquer deslizamento ocorre progressivamente
através do MOVIMENTO DE DESLOCAÇÕES – não é preciso quebrar simultaneamente
todas as ligações (ver capítulo 3.1)