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Um eixo circular maciço de aço com diâmetro de 40 mm é submetido a um momento torçor de 120 N·m. Sabendo que o módulo de elasticidade ao cisalhamento do aço é G = 80 GPa, determine a tensão de cisalhamento máxima (τₘₐₓ) no eixo.
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José Eduardo Rocha de Araujo

há 22 horas

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há 22 horas

Para determinar a tensão de cisalhamento máxima (τₘₐₓ) em um eixo circular submetido a um momento torçor, podemos usar a seguinte fórmula: \[ \tau_{max} = \frac{T \cdot r}{J} \] onde: - \( T \) é o momento torçor (120 N·m), - \( r \) é o raio do eixo (metade do diâmetro), - \( J \) é o momento de inércia polar do eixo circular. 1. Calcule o raio (r): \[ r = \frac{d}{2} = \frac{40 \, \text{mm}}{2} = 20 \, \text{mm} = 0,02 \, \text{m} \] 2. Calcule o momento de inércia polar (J) para um eixo circular: \[ J = \frac{\pi \cdot r^4}{2} = \frac{\pi \cdot (0,02)^4}{2} = \frac{\pi \cdot 1,6 \times 10^{-7}}{2} \approx 2,51 \times 10^{-8} \, \text{m}^4 \] 3. Substitua os valores na fórmula da tensão de cisalhamento: \[ \tau_{max} = \frac{120 \, \text{N·m} \cdot 0,02 \, \text{m}}{2,51 \times 10^{-8} \, \text{m}^4} \] \[ \tau_{max} \approx \frac{2,4}{2,51 \times 10^{-8}} \approx 9,55 \times 10^7 \, \text{Pa} = 95,5 \, \text{MPa} \] Portanto, a tensão de cisalhamento máxima (τₘₐₓ) no eixo é aproximadamente 95,5 MPa.

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