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12: Equilíbrio estático e elasticidade

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    Nas seções anteriores, você aprendeu sobre as forças e as leis de Newton para o movimento translacional. Em seguida, você estudou os torques e o movimento rotacional de um corpo em torno de um eixo fixo de rotação. Você também aprendeu que equilíbrio estático significa nenhum movimento e que equilíbrio dinâmico significa movimento sem aceleração. Nesta seção, combinamos as condições de equilíbrio translacional estático e equilíbrio rotacional estático para descrever situações típicas de qualquer tipo de construção. Que tipo de cabo suportará uma ponte suspensa? Que tipo de fundação apoiará um prédio de escritórios? Esse braço protético funcionará corretamente? Esses são exemplos de perguntas que os engenheiros contemporâneos devem ser capazes de responder.

    • 12.1: Prelúdio sobre equilíbrio estático e elasticidade
      As propriedades elásticas dos materiais são especialmente importantes em aplicações de engenharia, incluindo bioengenharia. Por exemplo, materiais que podem esticar ou comprimir e depois retornar à sua forma ou posição original são bons amortecedores. Neste capítulo, você aprenderá sobre algumas aplicações que combinam equilíbrio com elasticidade para construir estruturas reais que duram.
    • 12.2: Condições para o equilíbrio estático
      Um corpo está em equilíbrio quando permanece em movimento uniforme (tanto translacional quanto rotacional) ou em repouso. As condições para o equilíbrio exigem que a soma de todas as forças externas que atuam no corpo seja zero e a soma de todos os torques externos das forças externas seja zero. O diagrama de corpo livre de um corpo é uma ferramenta útil que nos permite contar corretamente todas as contribuições de todas as forças e torques externos que atuam no corpo.
    • 12.3: Exemplos de equilíbrio estático
      Em aplicações de condições de equilíbrio para corpos rígidos, identifique todas as forças que atuam em um corpo rígido e observe seus braços de alavanca em rotação em torno de um eixo de rotação escolhido. As forças e torques externos líquidos podem ser claramente identificados a partir de um diagrama de corpo livre construído corretamente. Ao estabelecer condições de equilíbrio, somos livres para adotar qualquer quadro de referência inercial e qualquer posição do ponto de articulação. Alcançamos a mesma resposta, independentemente das escolhas que fazemos.
    • 12.4: Tensão, deformação e módulo de elasticidade (Parte 1)
      Forças externas em um objeto causam sua deformação, que é uma mudança em seu tamanho e forma. A força das forças que causam a deformação é expressa pela tensão. A extensão da deformação sob tensão é expressa pela deformação, que é adimensional. Tensão de tração (ou compressão), que causa alongamento (ou encurtamento) do objeto ou meio e é devida a forças externas que atuam ao longo de apenas uma direção perpendicular à seção transversal.
    • 12.5: Tensão, deformação e módulo de elasticidade (Parte 2)
      O estresse em massa causa uma mudança no volume de um objeto ou meio e é causado por forças que atuam no corpo de todas as direções, perpendiculares à sua superfície. A compressibilidade de um objeto ou meio é o recíproco de seu módulo de massa, o módulo de elasticidade neste caso. A deformação por cisalhamento é a deformação de um objeto ou meio sob tensão de cisalhamento. A tensão de cisalhamento é causada por forças que atuam ao longo das duas superfícies paralelas do objeto.
    • 12.6: Elasticidade e plasticidade
      Um objeto ou material é elástico se voltar à sua forma e tamanho originais quando a tensão desaparece. Nas deformações elásticas com valores de tensão inferiores ao limite de proporcionalidade, a tensão é proporcional à deformação. Um objeto ou material tem comportamento plástico quando a tensão é maior que o limite elástico. Na região plástica, o objeto não volta ao seu tamanho ou forma original quando a tensão desaparece, mas adquire uma deformação permanente. O comportamento plástico termina no ponto de ruptura.
    • 12.E: Equilíbrio estático e elasticidade (exercícios)
    • 12.S: Equilíbrio estático e elasticidade (resumo)

    Miniatura: Pedra balanceada no Jardim dos Deuses. (CC BY-SA 2.5; Hodges7).