Uma barra de aço de seção circular, maciça, tem 4m de comprimento, e vai ser torcida até que o ângulo de torção perfaça uma volta completa. Determinar o maior valor de diâmetro para barr, de modo que a tensão não exceda 100MPa. Adotar G=80 GPa.
∅=ΤL/jG
Sendo que,
∅=2π
L=4.000 mm
Τ= 0,1 GPa
G= 80 GPa
j=π/2*r^4
Vc deve a partir dessa equação, isolar o r, de forma que vc vai encontrar a seguinte expressão
r=(ΤL/π²G)^¼
Basta substituir os valores de cada grandeza com as respectivas unidades de medidas, e vc vai ter a resposta
Para encotrarmos o maior diâmetro para a barra realizaremos os cálculos abaixo:
\(\begin{align} & T=100MPa \\ & G=80GPa \\ & L=4m \\ & \\ & \theta =\frac{TL}{JG} \\ & \theta =\frac{100\cdot {{10}^{6}}\cdot 4}{\frac{\pi {{r}^{4}}}{2}\cdot 80\cdot {{10}^{9}}} \\ & 2\pi =\frac{100\cdot {{10}^{6}}\cdot 4}{\pi {{r}^{4}}40\cdot {{10}^{9}}} \\ & 2\pi \left( \pi {{r}^{4}}40\cdot {{10}^{9}} \right)=400\cdot {{10}^{6}} \\ & \left( {{\pi }^{2}}{{r}^{4}}40\cdot {{10}^{9}} \right)=200\cdot {{10}^{6}} \\ & {{r}^{4}}=\frac{200\cdot {{10}^{6}}}{{{\pi }^{2}}40\cdot {{10}^{9}}} \\ & {{r}^{4}}=0,5\cdot {{10}^{-3}} \\ & r=\sqrt[4]{0,0005} \\ & r=0,14m \\ & \\ & D=2r \\ & D=0,28m \\ \end{align}\ \)
Só me corrigindo, o valor de "T" aí eu coloquei errado. "T" é o toque interno e vc deve calcula-lo em função da tensão que ele deu de 100 MPa, sendo que vc vai encontrar em função do raio por causa do momento polar "j", e depois disso vc subistitui como coloquei em cima.
σ=T*c/j
logo,
T=σ*r/(π/2*r^4)
Aí vc substitui essa expressão de torque na fórmula de ângulo de torção, ter só cuidado para colocar as unidades corretas
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Resistência dos Materiais I
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