Tensão (física)

Tensão em engenharia:

É o termo genérico para o esforço resistente no interior de um corpo quando submetido a uma carga denominada esforço solicitante.

É análoga ao fenômeno elementar Pressão que ocorre nos fluidos, utilizando inclusive a mesma unidade, considerando não apenas forças perpendiculares ao plano ou seção considerada mas também forças oblíquas e tangenciais a esse plano ou seção, que o sólido é capaz de suportar.

Todo corpo solicitado por uma força ou pela resultante de um conjunto de forças quaisquer se deforma gerando tensão(ões) internas.

As tensões operam em dois regimes distintos: No regime Elástico ou no regime Plástico.

Tensões menores que determinado limite característico de cada material denominado de limite de elasticidade do material, operam no regime elástico, provocando deformações elásticas em que o corpo volta às dimensões originais quando cessada a força.

Tensões maiores que o limite de elasticidade levam ao regime plástico onde causam deformações permanentes quando cessada a solicitação.

Tensões extremas, maiores que determinado valor característico de cada material, denominado limite de ruptura causam o colapso ou ruptura do corpo, peça ou estrutura que se caracteriza pela desagregação das partes que o compõe.

O intervalo de tensões no regime plástico pode ser maior ou menor, sendo uma das características de resistência do material denominada ductilidade.

Em engenharia as tensões nos metais estruturais como o aço atuantes no regime plástico são frequentemente chamadas tensões de escoamento por levar a um estado onde as moléculas se reorganizam, absorvendo e re-distribuindo os esforços.

Classifica-se como de tração, de compressão (tensões normais) ou de cizalhamento (tensão tangencial ou de corte).

Estes esforços atuam isoladamente ou em conjunto no mesmo objeto.

O esforço de flexão ou Momento Fletor é um caso particular de tração e compressão agindo juntos na mesma seção, causando deformações predominantes nas faces opostas do corpo ou estrutura e menores deformações e consequentes tensões na parte central, se anulando no eixo de inércia.

O conjunto de pontos de tensão nula no interior do copo é denominado Linha neutra.

No esforço de torção predomina a tensão de cisalhamento angular, e como na flexão, causa maiores deformações e consequentes tensões nas faces ou bordas externas da peça, corpo ou estrutura, se reduzindo na parte central onde as deformações são menores, se anulando no centro de inércia onde não há deformação.

Cálculo das tensões

Em seções ou planos específicos do material ou quando a tensão não variar com as seções consideradas é estudada através de gráfico denominado diagrama tensão deformação onde as deformações são anotadas na ordenadas e as deformações nas abcissas. A inclinação da reta resultante no regime elástico configura o Módulo de Elasticidade do material, que então nada mais é do que a deformação sofrida por unidade de força suportada e absorvida. O Módulo de Elasticidade, representado pela letra E é então a rigidez do material, outra de suas medidas de resistência.

Em seções paralelas diversas o estudo é feito através de diagramas de de Momento Fletor M, diagrama de força cortante τ e diagrama de força normal σ, onde o eixo horizontal representa as seções analisadas e o vertical a força atuante que são iguais às tensões resistentes conforme a terceira lei de Newton, também chamada de lei da ação e reação. O princípio básico é que se as forças solicitantes (cargas e peso próprio) e os esforços resistentes (tensões) em um plano qualquer da estrutura não fossem iguais, o corpo estaria em movimento. Estes gráficos denotam principalmente as tensões máximas e respectivas seções solicitadas que são dados essenciais para cálculo e dimensionamento da estrutura.

Em estudos mais avançados utiliza-se o Círculo de Mohr para o cálculo das tensões atuantes em cada plano interno denominado seção.

Os materiais em geral são muito resistentes à tensão de compressão, menos à tensão de cizalhamento e de pouca resistência à tensão de tração.

A tensão de compressão originada por força atuando ao longo de um só eixo causa deformações diferenciais que geram outros esforços internos causando o rompimento por tensões de cisalhamento ou tração.

Unidades de tensão

A unidade de tensão é força por unidade de área.

No Sistema Internacional de Unidades é o pascal, a mesma da unidade de pressão.

1 Pa = 1 N/m2 ( newton por metro quadrado )

1 Pa = 0,1 Kgf/m2 ( 0,10197 kilograma-força por metro quadrado )

No estudo da resistência dos materiais as unidades usuais são o MPa ( Megapascal ) e o Kgf/cm2 ( Quilograma-força por centímetro quadrado ).

Ver também

• Momento de inércia
• Ensaio de tração
• Compressão