O mecânica de materiais estudar as respostas dos objetos às cargas externas aplicadas. Depende do conhecimento de tais respostas que o projeto de máquinas, mecanismos e estruturas é mais eficiente..
Para que um projeto seja adequado, é necessário considerar as tensões e deformações que atuam sobre o objeto. Cada material tem sua própria resposta, de acordo com suas características.
A mecânica dos materiais baseia-se, por sua vez, na estática, uma vez que deve fazer uso de seus métodos e conceitos, como as diferentes cargas ou forças e os momentos a que os corpos podem ser expostos durante o seu funcionamento. Também é necessário considerar as condições de equilíbrio de um corpo estendido.
Desta forma, a resistência, rigidez, elasticidade e estabilidade dos corpos são exaustivamente estudadas..
A mecânica dos materiais também é conhecida como resistência dos materiais ou mecânica dos sólidos.
Índice do artigo
Desde o início da humanidade, as pessoas verificaram, por tentativa e erro, as características dos materiais em seu ambiente. Não é difícil imaginar artesãos trabalhadores da idade da pedra escolhendo as pedras certas para esculpir suas pontas de flecha..
Com o estilo de vida sedentário, começaram a ser construídas estruturas que ao longo do tempo evoluíram para os edifícios monumentais dos povos do Antigo Egito e da Mesopotâmia..
Esses construtores conheceram bem a resposta dos materiais que utilizaram, a tal ponto que ainda hoje os templos, pirâmides e palácios que deixaram continuam a causar espanto..
O mesmo se pode dizer da engenharia dos antigos romanos, notável pelo seu desenho em que se aplicavam arcos e abóbadas, bem como pelo uso exitoso dos materiais..
O formalismo da mecânica dos materiais surgiu séculos depois, graças às experiências do grande Galileo Galilei (1564 - 1642), que estudou os efeitos das cargas sobre barras e vigas de diferentes materiais..
Galileu deixou refletido em seu livro Duas cavernas de ciência suas conclusões sobre falhas em estruturas como vigas cantilever. Posteriormente, Robert Hooke (1635-1703) lançou as bases da teoria da elasticidade, com a famosa lei de Hooke, que afirma que a deformação, desde que pequena, é proporcional à tensão.
Isaac Newton (1642-1727) estabeleceu as leis do movimento que definem a ação das forças sobre os objetos e, independentemente com Gottfried Leibnitz, inventou o cálculo matemático, ferramenta fundamental para modelar os efeitos das forças..
Mais tarde, no início do século 18, vários cientistas franceses notáveis realizaram experimentos com materiais: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame e Navier, os mais notáveis. Este último é o autor do primeiro texto da mecânica moderna dos materiais.
Ao mesmo tempo, a matemática evoluiu para fornecer ferramentas para resolver problemas mecânicos mais complexos. Notáveis são os experimentos de Thomas Young (1773-1829), que determinou a rigidez de diferentes materiais.
Hoje, muitos problemas são resolvidos usando métodos numéricos e simulações de computador, à medida que a pesquisa avançada em ciência dos materiais continua.
A mecânica dos materiais estuda os sólidos reais, aqueles que podem se deformar sob a ação de forças, ao contrário dos sólidos ideais, que são indeformáveis. Por experiência, sabe-se que materiais reais podem ser fraturados, esticados, comprimidos ou flexionados, de acordo com a carga que experimentam..
Por este motivo, a mecânica dos materiais pode ser considerada como o próximo passo para a estática. Nisso considerou-se que os sólidos eram indeformáveis, o que se segue é descobrir como eles se deformam quando forças externas atuam sobre eles, pois graças a essas forças, forças internas são desenvolvidas em resposta aos objetos..
A deformação do corpo e eventualmente a ruptura dependem da intensidade desses esforços. Então, a mecânica dos materiais fornece as bases para um projeto eficaz de peças e estruturas, independentemente do material de que são feitas, uma vez que a teoria desenvolvida se aplica a todas elas..
A resposta dos materiais depende de dois aspectos fundamentais:
-Resistência
-Rigidez
A resistência de um objeto é entendida como sua capacidade de resistir aos esforços sem quebrar ou fraturar. Porém, neste processo, o objeto pode se deformar e suas funções dentro da estrutura são diminuídas, conforme sua rigidez..
Quanto mais rígido o material, menos ele tende a se deformar sob tensão. Claro, sempre que um objeto está sob tensão, ele sofrerá algum tipo de deformação, que pode ou não ser permanente. A ideia é que este objeto não para de funcionar corretamente, apesar disso..
A mecânica dos materiais considera os efeitos de vários esforços, que classifica por sua forma ou duração. Devido à sua forma, os esforços podem ser feitos de:
E devido à sua velocidade, os esforços são:
Sempre que você tiver uma estrutura, maquinário ou qualquer objeto, estará sempre sujeito a inúmeros esforços derivados de seu uso. Conforme mencionado anteriormente, essas tensões causam deformações e eventuais rupturas: as vigas podem entortar, com risco de colapso, ou os dentes da engrenagem podem quebrar..
Assim, os materiais utilizados nos diversos utensílios, máquinas e estruturas devem ser adequados, não só para garantir o seu correto funcionamento, mas também para serem seguros e estáveis..
Em termos gerais, a mecânica dos materiais funciona desta forma:
Num primeiro momento, analisa-se a estrutura cuja geometria é conhecida, determinando as forças e deformações, para encontrar a carga máxima que pode ser aplicada e que não excede um limite de deformação pré-estabelecido..
Outra opção é determinar as dimensões da estrutura, dadas certas cargas e tensões admissíveis e valores de deformação..
Desta forma, a mecânica dos materiais é aplicada de forma intercambiável a várias áreas:
Desta forma, a mecânica dos materiais se posiciona como a base da ciência e da engenharia dos materiais, um ramo multidisciplinar com avanços espetaculares nos últimos tempos..
Ainda sem comentários