Se você precisa descobrir o quão forte é um material, uma maneira é testar o quão fácil é quebrá-lo. O módulo de ruptura, também conhecida como resistência à flexão ou resistência à ruptura transversal, oferece a capacidade de carga máxima antes que o material se quebre. Para um material como a madeira, o módulo de ruptura tem aplicações em engenharia e construção.
O módulo de ruptura é uma medida de pressão ou força por unidade de área. Cientistas e engenheiros usam uma série de magnitudes de pressão para determinar o módulo de ruptura. Você pode encontrá-lo expresso em unidades de pascais ou megapascais, bem como em libras por polegada quadrada ou psi.
Conforme os materiais se dobram em resposta ao estresse, eles se comprimem de um lado e se esticam do outro. Conforme você empurra um pedaço de madeira para baixo, por exemplo, o lado esticado se expandirá nas direções para a esquerda, para baixo e para a direita. Os pesquisadores costumam usar Módulo de Young, uma medida de rigidez, para descrever esse efeito.
Calcular Módulo de Ruptura
Você pode calcular o módulo de ruptura, "sigma", usando a equação σr = 3Fx / yz2 para a força de carga F e dimensões de tamanho em três direções, x, y e z, do material. Nesse caso, a carga é a força externa aplicada ao material de interesse. A força de carga é aplicada ao centro de uma viga do material elevada ligeiramente acima do solo. A partir dessa configuração experimental, conhecida como teste de carregamento do ponto central, você pode observar a deformação do material em resposta à tensão aplicada a ele.
Mantenha suas unidades consistentes ao realizar este cálculo. Se você usar polegadas para as dimensões e libras para a força de carga, o módulo de ruptura teria unidades de libras por polegada quadrada.
Certifique-se de não confundir o módulo de ruptura com a resistência à tração, σTS, a capacidade de um material de resistir à quebra quando sob tensão. Enquanto o módulo de ruptura mede a pressão específica na qual um material está prestes a se quebrar, a resistência à tração representa a capacidade do material de dobrar e deformar antes de quebrar.
Teste de curvatura de três pontos
Os engenheiros usam um teste de flexão de três pontos para determinar a resistência da ligação, ou módulo de ruptura, de um material. Em contraste com o teste de carregamento do ponto central, este método usa duas forças diferentes ao longo do material da viga que a divide em três partes iguais.
À medida que as forças aplicadas dobram o material, seja madeira, cimento ou qualquer outra substância, elas controlam a temperatura e como as partículas no material se distribuem em resposta ao estresse. Eles fazem isso para garantir que o material possa suportar as pressões em aplicações como fundações de edifícios ou outros projetos.
Enquanto os engenheiros criam gráficos de como o material se desloca em resposta a diferentes quantidades de força, eles estudam como os materiais sofrem deformação. Eles podem então calcular o módulo de Young e o módulo de ruptura.
Componentes de Força
Para uma matriz de cimento, um tipo de material usado em infraestrutura civil, as fibras de carbono, nanofibras ou nanotubos que compõem o material fornecem a resistência estrutural. Você pode usar esses componentes da matriz de cimento na detecção, na proteção eletromagnética de radiação prejudicial e na prevenção da corrosão de substâncias.
Dependendo do tipo de componentes que fazem essas matrizes de cimento, você pode estudá-los para fins físicos e químicos propriedades como susceptibilidade ao calor e eletricidade, capacidade de conduzir corrente e capacidade de armazenar ou transferir aquecer.
Alguns materiais usam compósitos do tamanho de grãos em escala nanométrica. Essas substâncias baseadas em nanocompósitos tendem a ter valores mais elevados para o módulo de elasticidade, a rapidez com que a tensão no material muda quando sob pressão. Os arranjos químicos das moléculas em nanoescala significam que esses materiais têm maior resistência à tração, dureza, tenacidade e resistência ao desgaste.