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Fotoelasticimetria: Vendo o estresse mecânico com óptica: 5 etapas (com imagens)
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Anonim
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Perceba os quadros
Perceba os quadros

A fotoelasticimetria é uma forma de visualizar as deformações nos materiais. Neste Instrutível, veremos como você pode fazer algumas amostras para determinar experimentalmente a distribuição de tensões em alguns materiais sob carga mecânica!

Etapa 1: algumas explicações sobre como isso funciona

Um material "birrefringente" é um material em que o índice de refração (ou seja, a velocidade da luz) depende da polarização e da direção de propagação da luz.

Quando você aplica alguma tensão mecânica, a birrefringência do material muda localmente dependendo da deformação, e em alguns pontos ela atua como uma "placa de onda" que muda o estado de polarização da luz.

Um "polarizador" é um componente óptico que só permite a passagem de alguns tipos de polarização. Se você sobrepor dois polarizadores do tipo "linear" orientados nas direções perpendiculares, a luz será bloqueada, mas se você adicionar uma "placa de onda" convenientemente orientada entre eles, a luz passará e você verá a luz.

A combinação desses dois efeitos permite ver em tempo real cores diferentes que passam ou não (já que a modificação da polarização também depende aqui do comprimento de onda da luz)

Para entender melhor como uma placa de onda permite alterar a polarização da luz, você pode ler o seguinte artigo:

en.wikipedia.org/wiki/Waveplate

O artigo de fotoelasticimetria também vai além da minha explicação simples:

en.wikipedia.org/wiki/Photoelasticity

Etapa 2: construir algumas estruturas mecânicas para aplicar tensão em peças de plástico

Aqui estão alguns frames e exemplos que imaginei para visualizar frames

Etapa 3: perceber os quadros

Perceba os quadros
Perceba os quadros
Perceba os quadros
Perceba os quadros

Graças a um francês I. U. T. Fablab na cidade de Cachan (ao sul de Paris), o InnovLab (https://innovlab-iut-cachan.blogspot.com/), tive a chance de ter acesso a um cortador de jato de água para realizar as molduras !

innovlab-iut-cachan.blogspot.com/2018/10/po…

Se você quiser fazer os mesmos, pode cortar com água ou talvez usar outros tipos de C. N. C. usinagem. Aqui, usei um material de alumínio com 12 mm de espessura.

Em seguida, você pode fazer alguns furos e bater neles para adicionar alguns parafusos que o ajudarão a apertar as amostras. Você também pode fazer uma estrutura mecânica deformável que pressionará localmente sua amostra.

Etapa 4: Realizar as Amostras

Realize as Amostras
Realize as Amostras

Você também pode cortar algumas amostras (algumas barras ou uma torre Eiffel) em plástico (usei com sucesso uma folha de Policarbonato de 7 mm de espessura, o vidro também funciona, mas quebra mais facilmente)

Etapa 5: aproveite suas experiências

Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências
Aproveite suas experiências

Coloque sua amostra no quadro e visualize-a entre um L. C. D. tela (que emite luz polarizada) e um polarizador (eu tenho o meu lá:

Em seguida, aplique a tensão e observe as cores mudarem.

Aproveitar !

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