Para a seleção de um determinado material para uma aplicação, muitas vezes, se faz necessário considerar a massa final no componente. A peça, nesse...
Ciência e Propriedade dos Materiais
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Question

Para a seleção de um determinado material para uma aplicação, muitas vezes, se faz necessário considerar a massa final no componente. A peça, nesse tipo de situação, deverá atender aos requisitos mecânicos apresentando a menor massa. Isso é particularmente importante quando se trata de veículos, pois a maior massa representa maior consumo de combustível. Pretende-se produzir uma barra cilíndrica que na aplicação estará solicitada sob tração. A barra foi projetada com diâmetro de 50 mm e comprimento de 1,5 m, em aço SAE 1020, cuja tensão de escoamento é de 350 MPa. Sabe-se que esse material possui densidade de 7.870 kg/m3. A barra deve suportar uma força F de 800 kN sem apresentar deformação permanente, e uma massa inferior a 20 Kg. Determine:

a) A barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente? Justifique.
b) A barra atende ao requisito de peso máximo especificado? Justifique.
a) A barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente? Justifique.
b) A barra atende ao requisito de peso máximo especificado? Justifique.

Ed · Answer

a) Para verificar se a barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente, é necessário calcular a tensão atuante na barra. Utilizando a fórmula de tensão (σ = F/A), onde F é a força aplicada e A é a área da seção transversal da barra, temos:

σ = F/A
σ = 800000 N / (π x (50/2)^2) mm²
σ = 102.04 MPa

Comparando a tensão calculada com a tensão de escoamento do aço SAE 1020 (350 MPa), podemos concluir que a barra irá suportar a carga pretendida sem apresentar deformação permanente.

b) Para calcular a massa da barra, podemos utilizar a fórmula de densidade (ρ = m/V), onde ρ é a densidade do material, m é a massa da barra e V é o volume da barra. Temos:

ρ = 7.870 kg/m³
V = π x (50/2)^2 x 1500 mm³
V = 2.356 x 10^6 mm³

Substituindo os valores na fórmula de densidade, temos:

ρ = m/V
7.870 = m / 2.356 x 10^6
m = 18.5 kg

Portanto, a barra atende ao requisito de peso máximo especificado, já que sua massa é inferior a 20 kg.

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