Massax mola

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Instituto de Física de São Carlos
Licenciatura em Ciências Exatas
http://educar.sc.usp.br/licenciatura/2002/massamola/massamola.html
UfS
http://www.fisica.ufs.br/egsantana/solido/din_rotacion/alargamiento/alargamiento.htm
CTB
http://www.ctb.com.pt/?page_id=1590
A borracha vulcanizada é um material sólido, constituído por longas cadeias moleculares, que formam umaestrutura tridimensional, mais o menos desordenada. Uma estrutura deste tipo, responde às deformações produzidas, com variações na configuração daquelas cadeias.
A extensão dessas variações de configuração depende do  grau  de reticulação; quanto maior for este, maior será a resistência oposta à deformação. A borracha  distingue-se da generalidade dos materiais disponíveis principalmente porquatro características:
Deformabilidade
A borracha quando submetida a esforços de tracção à temperatura ambiente, pode apresentar deformações da ordem de 1000% ou mesmo superiores, até atingir a rotura. Apenas para deformações muito pequenas (da ordem de 10-20%) é observada proporcionalidade entre tensões e deformações (LEI de HOOKE). É esta região, muito aproximadamente linear, que permite adeterminação do coeficiente de proporcionalidade entre tensões e deformações, que vulgarmente  se designa por MÓDULO DE YOUNG (símbolo  Eo).
A título comparativo, podemos citar o comportamento do aço estrutural  o qual, submetido a esforços de tracção, à temperatura  ambiente, apresenta uma deformação, no seu limite elástico, de cerca 0,5% e, na rotura, de cerca 20-25%. Este comportamento é, de certamaneira, idêntico ao de muitos outros materiais metálicos.
Baixo Módulo
Para produzir na borracha as  elevadas deformações que atrás referimos, são necessárias tensões relativamente baixas (da ordem de 20-25 MPa.) Para o aço estrutural, a tensão correspondente ao limite elástico é da ordem dos 250 MPa. Podemos assim afirmar que o MÓDULO da borracha é muito inferior ao módulo do aço.
RecuperaçãoA borracha apresenta uma  recuperação quase total de pequenas ou grandes deformações, logo que termina a acção deformadora, seja esta uma acção de tracção, de compressão, de corte ou de torção. Este comportamento não ocorre com os materiais metálicos, como por exemplo, o aço estrutural, onde as deformações provocadas para além do seu limite elástico, permanecem,  mesmo na ausência da acçãodeformadora. A possibilidade de recuperação de grandes deformações que a borracha possui,  corresponde à armazenagem de uma grande quantidade de energia. Na Tabela 18 apresentam-se, para comparação, para alguns materiais, as quantidades de energia armazenadas, em Joule por quilograma.
Tabela 18: Capacidade de armazenagem
de energia de alguns materiais |
Material | Energia Absorvida, Joule/Kg |Ferro fundido | 1,11 |
Aço brando | 9,18 |
Bronze fosforoso | 12,2 |
Alumínio laminado | 22,6 |
Aço para molas | 285,3 |
Borracha | 44800 |
Elevado Módulo de Compressibilidade
Vimos que  uma das características da borracha é a sua elevada deformabilidade. Vimos também que deformações relativamente elevadas são obtidas com tensões relativamente baixas, e que este facto significa ser aborracha um material de baixo módulo. Se numa acção de  compressão a deformação da borracha for contrariada, como ocorre numa acção de compressão hidrostática, a deformação obtida é muito pequena, para  cargas de compressão relativamente elevadas (veja-se a Figura 15). Temos, nestas condições, um módulo com valor muito elevado, que pode ser cerca de 1000 vezes o módulo de Young. É o chamado MÓDULODE COMPRESSIBILIDADE (ou MÓDULO VOLÚMICO – em inglês BULK MODULUS). Este módulo representa-se, habitualmente, pelo símbolo E∞.
Fig. 15: Blocos de borracha, submetidos a uma compressão pura, do tipo hidrostático
Este comportamento significa, também, que a borracha comporta-se como um material praticamente incompressível. Com efeito, o chamado COEFICIENTE DE POISSON (Φ) para a borracha é...
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