Como já foi
citado na apresentação, o nosso projeto tem a finalidade de medir as
deformações em barras através da variação da resistência elétrica do material
ao ser deformado. Para isso, utilizaremos um extensômetro.O extensômetro
(strain gauge) é um dispositivo com aparência similar ao mostrado na Figura 2,
ele é composto por "grade" de cobre formando uma espécie de resistor.
Ele será colado na barra em locais estratégicos, de modo que quando a barra se
deformar o extensômetro também sofrerá deformação, variando o valor do
comprimento da sua grade como consequência o valor da resistência elétrica.
Para medir essa variação de resistência no extensômetro será montado uma
ponte de Wheastone.
Segundo Young
(2009), uma ponte de Wheatstone é usada para determinar uma resistência
desconhecida por comparação entre três resistores, cujas resistências de pelo
menos dois deles podem variar. O circuito indicado na Figura 1 denomina-se
ponte de Wheatstone. Tipos de resistores de resistências variáveis, podem ser
chamados de potenciômetros. Para este conjunto, a resistência de cada um desses
resistores pode ser conhecida com precisão, basta que variemos a resistência
dos potenciômetros até que a corrente indicada no Galvanômetro seja igual a
zero, ou seja, a ponte esteja equilibrada. Neste caso, as resistências se
relacionam conforme a equação:
N . X = M . P
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A ponte de
Wheatstone aplicada no nosso projeto utilizará um extensômetro, um voltímetro,
dois resistores fixos e um resistor variável . Substituiremos X (Figura 1) pelo
extensômetro e colocaremos um resistor variável R1 em N (Figura 1),
variando o potenciômetro para a barra na situação inicial de modo que a
ponte esteja equilibrada, calibrando o sistema . A partir da leitura da
corrente no multímetro, anotaremos os dados obtidos, afim de obter uma
função que relacione a massa, localizada na ponta da barra, que imprime uma
força na extremidade deformando-a e a corrente do circuito influenciada pelo
desequilíbrio da ponte de Wheatstone, gerada pela variação da resistência
do extensômetro devido a deflexão da barra. A medida que o
extensômetro é deformado, o valor de sua resistência varia, sendo que sob
tensão a resistência aumenta, e sobre compressão a resistência diminui,
explicada pela 2ª Lei de Ohm, para Young (2009), a equação que relaciona a
resistência e o comprimento do resistor é dada por:
R = ρL/A
onde ρ é uma
propriedade intrínseca do material, L o comprimento, A a área de
secção transversal do fio.
Referências:
YOUNG, Hugh; FREED MAN, Roger. Física
III: Eletromagnetismo. ed .12ª, São Paulo: Pearson, 2009.
https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-9/strain-gauges/
acesso em 07/04/2017
Redigido por: Arthur Prates Santos Baptista
Revisado e Modificado por: Marco de Figueiredo Travessa
Fernanda de Carvalho Sodré
Pedro Freire de Carvalho Paes Cardoso
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