Quase todos os materiais experimentam uma ligeira deformação em resposta a mudanças na temperatura. Eles se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Esse é um fator importante a ser considerado para peças de máquinas ou componentes estruturais que existem em ambientes com temperaturas flutuantes. Se uma peça se expande, pode criar tensões em outras partes estruturais e possivelmente causar falhas. A deformação exata de qualquer objeto depende de sua geometria e sua constante de expansão térmica.
Passos
Olhe para cima constante do material de expansão térmica. A constante de expansão térmica é uma quantidade que informa a variação percentual no comprimento de um material para cada grau de alteração de temperatura. Por exemplo, uma polegada de alumínio se tornará 0,0000131 polegadas mais quando for aquecida por 1 grau Fahrenheit.
Determine o balanço de temperatura ao qual o cilindro está sujeito. Presumivelmente, a peça foi projetada em uma temperatura base, tal como a temperatura ambiente, na qual não há estresse térmico. Encontre a diferença entre a temperatura base e a temperatura máxima ou mínima à qual o cilindro está exposto.
Calcule a tensão. A deformação é uma grandeza adimensional igual à mudança de comprimento em relação ao comprimento original. Você pode calcular a tensão multiplicando a constante térmica da expansão pela variação de temperatura.
Obtenha a altura e o diâmetro do cilindro. Você pode medir essas quantidades ou obtê-las a partir de especificações pré-gravadas.
Multiplique a deformação pelo diâmetro ou pela altura do cilindro para encontrar a mudança de comprimento em qualquer direção. Se o cilindro estiver em um bolso ou manga e você precisar saber sua mudança na circunferência, multiplique a mudança de diâmetro pelo número pi (3,14).
Dica
O volume de um cilindro é igual a pi vezes o quadrado do seu raio vezes a sua altura. Para encontrar a alteração no volume devido à expansão térmica, calcule as dimensões antes e depois da expansão e aplique a fórmula de volume a cada caso. Lembre-se que o raio tem metade do diâmetro.
