Deformação Térmica em Materiais

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DEFORMAÇÃO IV
APRESENTAÇÃO
Olá!
Como sabemos, uma mudança na temperatura pode provocar alterações nas dimensões de
um elemento. Conforme o material cons�tuinte, tais alterações podem ser de pequenas,
médias ou grandes proporções. Se a temperatura aumenta, o material, em geral, expande-
se; se a temperatura diminui, o material contrai. Esta relação entre a expansão ou a redução
da temperatura normalmente é linear. Com base nessas informações, veremos nesta
Unidade de Aprendizagem alguns exemplos que ilustram aplicações do cálculo das tensões
térmicas.
Bons estudos.
Ao �nal desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Iden�ficar os coeficientes de dilatação térmica dos materiais.
Determinar o alongamento ou encurtamento de elementos subme�dos à variação de
temperatura.
Expressar quais são as tensões nos elementos subme�dos à variação de temperatura.

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DESAFIO
Deseja-se fazer o dimensionamento de peças conectoras presentes em bombas de recalque
u�lizadas para bombear água limpa em edificações industriais ou na construção civil. Para
isso, o que deve ser levado em conta com relação à temperatura? Por que isso é importante?
O que pode acontecer com as peças nesse sen�do?

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INFOGRÁFICO
A seguir, você pode ver como o cálculo da tensão é feito em uma barra colocada entre dois
apoios fixos subme�da à mudança de temperatura.

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CONTEÚDO DO LIVRO
Acompanhe a seção 2.10 do livro Mecânica dos materiais.
Nessa obra, você encontrará mais detalhes sobre o conteúdo desta Unidade de
Aprendizagem e pode observar um exemplo de cálculo.

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DICA DO PROFESSOR
O vídeo apresenta uma breve introdução sobre problemas que envolvem mudanças de
temperatura. Confira!
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
EXERCÍCIOS
1) A barra de aço mostrada na figura está restringida para caber exatamente entre os dois
suportes fixos quando T1 = 20°C. Se a temperatura aumentar até T2 = 50°C, determine a
tensão térmica normal média desenvolvida na barra.
 
a) R=7,2 kN 
b) R=14,4 kN 
c) R=16,2 kN 
d) R=17,5 kN 


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e) R=21,3 kN 
2) Determine os valores da tensão nas partes AC e CB da barra de aço mostrada na figura a
seguir quando a temperatura da barra for de -30°C, sabendo que ambos os apoios rígidos
estão ajustados quando a temperatura es�ver a 25°C. Use os valores E = 200 GPa e α =
12.10-6/°C para o aço.
 
a)
 
b)
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c)
 
d)
 
e)
 
3) Um tubo de alumínio com área de seção transversal de 500 mm² é u�lizado como luva
para um parafuso de aço com área de seção transversal de 300 mm². Quando a
temperatura é 20°C, a porca mantém o conjunto em uma posição precisa, de tal modo que
a força axial no parafuso é desprezível. Se a temperatura aumentar para 85°C, determine a
tensão normal média no parafuso e na luva.
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a)
 
b)
 
c)
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d)
 
e)
 
4) A haste de alumínio tem diâmetro de 10 mm e foi acoplada aos apoios rígidos em A e B
quando T1 = 80°C. Se a temperatura alcançar T2 = 100°C, e uma força axial P = 6.000 N for
aplicada ao colar rígido como mostra a figura, determine as reações em A e B. αal = 20.10-
6 /°C, Eal = 75 GPa.
 
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a)
 
b)
 
c)
 
d)
 
e)
 
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5) A haste de alumínio tem diâmetro de 10 mm e foi acoplada aos apoios rígidos em A e B
quando T1 = 80°C. Determine a força P que deve ser aplicada ao colar rígido de modo que,
quando T2 = 50°C, a reação em B seja nula. αal = 20.10-6 /°C, Eal = 75 GPa.
 
a) P=6,38 kN 
b) P=7,17 kN 
c) P=7,81 kN 
d) P=8,25 kN 
e) P=9,77 kN 
NA PRÁTICA
As estruturas em concreto armado são compostas de uma matriz de concreto e barras de
aço, dois materiais com propriedades mecânicas diferentes, mas que trabalham em
conjunto. Entre as propriedades que os diferenciam está o coeficiente de dilatação térmica
α, que para o concreto é igual a aproximadamente αconc = 9,9.10-6 /°C e para o aço fica em
torno de αaço = 11,7.10-6 /°C. É importante lembrar que quanto maior esse coeficiente,
maior será a deformação do material ao ser subme�do a variações de temperatura.
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SAIBA +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do
professor:
Está�ca e mecânica dos materiais 
 
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Resistência dos Materiais Aplicada 
 
Conteúdo disponível na plataforma virtual de ensino. Con�ra!
 
Mecânica dos materiais 
 
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