Descobrir quanto peso uma ponte pode suportar depende de como ela responde ao estresse e ao esforço dos carros e outros veículos que a cruzam. Mas, para as mudanças mais minúsculas de estresse, você precisa de um medidor de tensão que possa fornecer valores de estresse muito menores. O valor de microtensão ajuda você com isso.
Microstrain
Estresseé medido usando "sigma"
\ sigma = \ frac {F} {A}
pela forçaFem um objeto e a áreaUMAsobre o qual a força é aplicada. Você pode medir a tensão dessa maneira simples se souber a força e a área. Isso dá à tensão as mesmas unidades da pressão. Isso significa que você pode adicionar pressão a um objeto como forma de medir a tensão nele.
Você também pode descobrir quanta tensão está em um material usando ovalor da tensão, medido por "épsilon"
\ epsilon = \ frac {\ Delta L} {L}
para a mudança no comprimentoΔLde um material quando sob tensão dividido pelo comprimento realeudo material. Quando um material é comprimido em uma determinada direção, como o peso dos carros em uma ponte, o próprio material pode se expandir nas direções perpendiculares ao peso. Esta resposta de alongamento ou compressão, conhecida como a
Efeito Poisson, permite calcular a deformação.Esta "deformação" do material ocorre em um nível micro para efeitos de micro deformação. Enquanto os medidores de tensão de tamanho normal medem mudanças no comprimento do material da ordem de um milímetro ou polegada, medidores de microtensão são usados para comprimentos de micrômetros (usando a letra grega "mu") μm para a mudança em comprimento. Isso significaria que você usaria valores deεna ordem de 10-6 em magnitude para obter microstrainμε.Converter a micro-formação em deformação significa multiplicar o valor da micro-formação por 10-6.
Medidores Microstrain
Desde que o químico escocês Lord Kelvin descobriu que o material condutor metálico sob tensão mecânica mostra uma mudança na resistência elétrica, cientistas e engenheiros exploraram essa relação entre deformação e eletricidade para tirar proveito de esses efeitos. A resistência elétrica mede a resistência de um fio ao fluxo de carga elétrica.
Os medidores de tensão usam um fio em forma de zigzig de forma que, ao medir a resistência elétrica do fio à medida que a corrente flui por ele, você pode medir quanta tensão é aplicada ao fio. A forma de grade em zigue-zague aumenta a área da superfície do fio paralelamente à direção da deformação.
Medidores de microstrain fazem a mesma coisa, mas medem mudanças ainda mais minúsculas na resistência elétrica do objeto, como mudanças microscópicas no comprimento de um objeto. Os medidores de tensão tiram vantagem da relação de modo que, quando a tensão em um objeto é transferida para o medidor de tensão, o medidor muda sua resistência elétrica em proporção à deformação. Os medidores de tensão encontram usos em balanças que fornecem medidas precisas do peso de um objeto.
Problemas de exemplo de medidor de tensão
Problemas de exemplo de extensômetro podem ilustrar esses efeitos. Se um medidor de tensão medir uma micro-tensão de 5μεpara um material de 1 mm de comprimento, em quantos micrômetros o comprimento do material muda?
Converta o microestimento em deformação multiplicando-o por 10-6 para obter um valor de tensão de 5 x 10-6e converta 1 mm em metros multiplicando-o por 10-3 para obter 10-3 m. Use a equação para tensão para resolver paraΔL:
5 \ vezes 10 ^ {- 6} = \ frac {\ Delta L} {10 ^ {- 3}} \ implica \ Delta L = 5 \ vezes 10 ^ {- 6} \ vezes 10 ^ {- 3} = 5 \ vezes 10 ^ {- 9} \ text {m}
ou 5 x 10-3 μm.