Como calcular o Módulo de Rigidez

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O Módulo de Rigidez, ou Módulo de Cisalhamento, é um numero derivado experimentalmente que representa o grau de elasticidade que um material exibe sob tensão de cisalhamento. Ele é importante para vários problemas de engenharia, como a pergunta de quanto um conjunto de conexões renderá em um veículo quando carregado. A fórmula para esse módulo é a tensão de cisalhamento de um material dividida por sua deformação. O processo varia um pouco, dependendo do fato de a tensão de cisalhamento ser devida a uma força linear ou ao torque.
Instruções para a força linear
Step 1
Desenhe um diagrama de corpo livre. Ele é um desenho esquemático que mostra o objeto de interesse isolado de qualquer parte circundante. Em vez de desenhar partes ou objetos externos, substitua-os com representações das forças vetoriais criadas por eles.
Step 2
Calcule a quantidade de força de cisalhamento agindo sobre qualquer seção de choque do objeto. Isso é simplesmente uma questão de olhar para o diagrama de corpo livre e acrescentar ou subtrair forças paralelas.
Step 3
Calcule a área da face afetada pela força de cisalhamento. Consulte as fórmulas adequadas para qualquer figura geométrica que não seja familiar.
Step 4
Divida a força de cisalhamento pela área da face sobre a qual ela age. Essa razão é a tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento é distribuída de modo uniforme sobre uma face quando causada por forças que atuem de forma paralela a ela em uma única direção.
Step 5
Determine a deformação. A deformação determina quanto o material se estende em resposta à força. Especificamente, sob uma força linear, a deformação é igual à distância na qual o material se move na direção da força dividida pelo comprimento entre a força aplicada e o ponto de ancoragem do material.
Step 6
Calcule o Módulo de Rigidez ao dividir a tensão de cisalhamento na face pela deformação do material. Quanto maior o Módulo de Rigidez, mais rígido e menos elástico é o material.
Instruções para torque
Step 1
Desenhe um diagrama de corpo livre eliminando todos os objetos exceto o de interesse.
Step 2
Acrescente ou subtraia os torques, dependendo de sua direção, para encontrar o binário útil agindo sobre a seção de choque de interesse.
Step 3
Calcule a constante torcional. Ela descreve o quanto uma figura geométrica específica é resistente à torção. Consulte as equações adequadas para a seção de choque que estiver analisando.
Step 4
Meça o comprimento da distância da força torcional, conforme age sobre a face, até o ponto de ancoragem mais próximo.
Step 5
Observe o ângulo de torção, que é o quanto a face girou em relação ao ponto de ancoragem mais próximo.
Step 6
Calcule o Módulo de Rigidez. A razão da torção para a constante de torção é igual à razão do produto do Módulo de Rigidez e do ângulo de torção para o comprimento. Você pode solucionar essa equação em alguns passos.
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Referências
Sobre o Autor
Based in the metropolitan Cleveland, Ohio area, Brad Painting writes on health, technology and environmental subjects. His experience includes writing training materials, management plans and various freelance articles. Painting received a Bachelor of Science in mechanical engineering from Ohio University and specializes in green building design.
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