O que é uma carga estática?

Uma carga estática é uma força mecânica aplicada lentamente a um conjunto ou objeto. Isso pode ser contrastado com uma carga dinâmica, que é uma força que é aplicada rapidamente. Testes de carga estática são úteis para determinar as cargas máximas permitidas em estruturas de engenharia, como pontes, e também podem ser úteis para descobrir as propriedades mecânicas dos materiais.

Essa força é frequentemente aplicada a estruturas de engenharia das quais a segurança das pessoas depende, porque os engenheiros precisam saber a força máxima que uma estrutura pode suportar antes de entrar em colapso. Qualquer força aplicada de forma constante sem mover um objeto é considerada uma carga estática, e o conhecimento de quanta carga uma estrutura pode suportar é útil para definir margens de segurança para a estrutura. Limitar o carregamento a metade do máximo de uma estrutura dará um fator de segurança de dois.

Um elevador é um exemplo onde ocorre carga estática. Quando dez pessoas estão em um elevador esperando que as portas se fechem, elas estão exercendo uma carga estática porque as pessoas e o elevador não estão se movendo um em relação ao outro. As tensões dentro do elevador têm tempo para atingir o equilíbrio sob tais condições. Um elevador deve ser testado para estabelecer um limite de peso máximo com uma margem de segurança aceitável.

Uma carga dinâmica, por outro lado, resulta quando as condições de carga mudam com o tempo. Quando as pessoas se movimentam em um elevador, elas estão criando uma carga dinâmica e as tensões em um ponto do elevador podem variar consideravelmente.

Os próprios materiais podem ser submetidos a testes para descobrir suas propriedades fundamentais. Todos os materiais têm um limite intrínseco de quanta tensão ou tensão de compressão podem tolerar antes de ceder ou deformar-se permanentemente. A tensão é uma medida de força por unidade de área na seção transversal de um material e, quando a força por unidade de área se torna muito grande, ocorrem fraturas microscópicas. Se a força continuar a aumentar, o material pode quebrar completamente.

Um teste de tração pode ser usado para determinar a resistência à tração de um material. Objetos entram em tensão quando forças externas são aplicadas ao longo do mesmo eixo. Se as forças forem aplicadas verticalmente, os objetos tenderão a se tornar um pouco mais altos, mas mais finos. Essa deformação é temporária e desaparecerá assim que as forças diminuírem. Quando as tensões ultrapassam o limite de escoamento, entretanto, um material terá suas dimensões permanentemente modificadas.

Uma amostra submetida a um teste de tração pode normalmente suportar tensões mais altas do que sua tensão de escoamento sem quebrar. Em um certo ponto, no entanto, a amostra se quebrará em duas partes porque as rachaduras microscópicas resultantes do escoamento crescerão. A tensão no ponto de ruptura completa é chamada de resistência à tração final de um material.