Física

OBJETIVO
Determinação do módulo de Young de materiais

INTRODUÇÃO
Quando se aplicam forças a um corpo, tanto a sua forma como as suas dimensões podem variar. As correspondentes deformações dependem das forças aplicadas e, muitas vezes a deformação desaparecequando a amostra deixa de estar sob a acção dessas forças: O comportamento do material diz-se então elástico e é característico de muitos materiais, dentro de certos limites. Quando se ultrapassa o limite de elasticidade o sólido não retorna à condição inicial, ficando assim com uma deformação permanente. Se submetermos o sólido a forças de tracção gradualmente crescentes, aquele sofre inicialmente uma deformação elástica (reversível), depois deformação plástica (irreversível), e finalmente a ruptura. Este comportamento é ilustrado na figura onde se representa um curva de tensão/deformação:
O factor de proporcionalidade que existe entre a tensão e a deformação quando se submete o material a tensões inferiores à do ponto A chama-se módulo de Young e é característico do material de que é constituída a amostra.
A
B
C
A D
A – limite de proporcionalidade
B – limite de elasticidade
C – ponto de tensão máxima
D - ruptura tensão deformação
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A teoria da elasticidade de materiais mostra que uma barra de secção rectangular submetida a uma força de tracção F, como se indica na figura 1, sofre uma flexão X, a uma distância y do apoio dada por:
4E h b
F(3L y 4y )
X
3
2 3 −

Medindo a flexão X do centro da amostra, o módulo de Young, E, será dado por: h b X
L F
E 3
3
4

onde L é o comprimento da barra, b a sua largura e h a sua espessura.
Amostras
vidro; alumínio; aço; latão; cobre
Procedimento Experimental
Meça o mais rigorosamente possível as dimensões da barra (L, b e h)
Coloque a barra no suporte e ajuste o posicionamento da escala do aparelho de medida.
Para determinar o módulo de Young meça a deformação da barra em função de cargas diferentes, aumentando