Fundamentação Teórica: Extensômetro

Caros Leitores,

Essa postagem é dedicada a elucidar como funciona um Extensômetro e qual a finalidade dele para o nosso projeto.

Extensômetro, ou Strain Gauge (SG), é um dispositivo cuja resistência elétrica varia proporcionalmente a quantidade de deformação nesse dispositivo. O Strain Gauge metálico é o mais comum e consiste em um fio muito fino organizado em um padrão de grade. Esse padrão maximiza a quatidade de fio que está sujeito a deformação. Essa grade é presa a uma fina camada isolante e flexível chamada de carrier, que é acoplada a peça que será analisada. E então, a deformação sofrida pela peça será transferida para o SG, gerando uma variação linear da resistência do dispositivo. (National Instruments Corporation, 1998). Esse tipo de extensômetro pode ser visto na Figura 1:

Figura 1: Strain Gauge

Fonte: http://elektron.pol.lublin.pl/elekp/ap_notes/NI_AN078_Strain_Gauge_Meas.pdf

Segundo (HIBBELER, 2010), a deformação é definida como o alongamento ou contração de um segmento de reta por unidade de comprimento. Com isso, a deformação pode ser dada pela seguinte equação:

Sendo que Lf é o comprimento após a deformação e Li é o comprimento inicial do corpo.

A propriedade do Strain gauge de variar sua resistência proporcionalmente a deformação provem da sua microestrutura. Sabendo que esse dispositivo é composto de um grande fio que foi organizado em formato de uma grade, ao ser alongar esse fio, sua área da seção transversal é comprimida, aumentando, assim, a sua resistência elétrica. Em contrapartida, ao ser comprimido a área da seção transversal irá aumentar, reduzindo assim, a resistência elétrica. Esse conceito pode ser visualizado pela Segunda Lei de Ohm, que, segundo (TIPLER, 2000), a resistência que um condutor pode exercer devido a uma passagem de corrente elétrica depende do material que este é feito, do seu comprimento e da área de sua seção transversal. Sendo que, quanto maior o comprimento do condutor, maior a resistência e quanto maior a área, menor a resistência. Dessa maneira, obteve-se essa segunda lei, que define que a resistência de um material é dada por: 

Sendo que ρ (rô) é a resistividade do material, L o comprimento e A a área do mesmo.

Um valor que mede a sensividade do extensômetro a deformação é chamado de gauge factor (GF), que é definido como a proporção entre a mudança fracional da resistência sobre a deformação sofrida. (National Instruments Corporation, 1998). Logo, tem-se que:

Normalmente os valores do GF são próximos de 2. 

Para o nosso projeto, essas teorias serão importantes para criar uma relação entre a deformação sofrida pelo extensômetro com a variação da resistência utilizando o gauge factor do extensômetro adquirido. Criando essa relação será possível, posteriormente, criar uma relação entre variação da resistência do extensômetro com a deformação da barra devido ao peso aplicado a ela.

Referências:

-TIPLER, Paul A; MOSCA, Gene. Física para Cientistas e Engenheiros Vol.2 - Eletricidade e Magnetismo, Óptica 4ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

-National Instruments Corporation. Strain Gauge Measurement – A Tutorial. Disponível em: <http://elektron.pol.lublin.pl/elekp/ap_notes/NI_AN078_Strain_Gauge_Meas.pdf>. Acessado em: 14 de Abril de 2017

Postado por Victor Improta Moreira