Calcule a tensão de cisalhamento τ = F/A a partir de uma força aplicada paralelamente a uma área de seção transversal - não perpendicular a ela, como a tensão normal - em vez disso, resolva para força ou área e leia o resultado em Pa, kPa, MPa ou psi.
Insira o aplicado força paralela e o área transversal ele atua. A tensão de cisalhamento vem de uma força que desliza uma camada de material sobre outra – paralelamente à superfície, ao contrário da tensão normal, onde a força empurra ou puxa diretamente através dela.
A carga aplicada paralelamente à seção transversal, em newtons.
A área do plano sobre o qual a força desliza, em metros quadrados.
Use 1 para cisalhamento simples ou 2 para uma junta típica de cisalhamento duplo.
O modelo usa τ = F/(nA), onde n é o número de planos de cisalhamento igualmente carregados.
Já conhece a tensão de cisalhamento? Resolva para o força ou o área em vez de calcular a tensão de cisalhamento diretamente.
A carga paralela aplicada, em newtons.
A área pela qual a força desliza, em metros quadrados.
A tensão de cisalhamento conhecida ou admissível, em megapascais.
Exemplo padrão: resolver a área em τ = 50 MPa e F = 5.000 N dá A = 100 mm².
Um conversor independente de unidades de tensão. Edite qualquer campo e os outros três serão atualizados instantaneamente — útil para traduzir a classificação psi de uma folha de dados em MPa ou vice-versa.
Resultado
—
Insira a força paralela e a área para calcular a tensão de cisalhamento.
Pensilvânia—
kPa—
MPa—
psi—
5 min de leitura4 etapas8 termos3 exemplos6 perguntasτ = F / A
A tensão de cisalhamento descreve a força interna que se desenvolve quando uma carga tenta deslizar uma camada de material através de uma camada adjacente, em vez de puxar ou empurrar diretamente através dela.
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Etapas
Como usar esta calculadora
4 etapas▸
1
Insira a força paralela e a área da seção transversal
Na guia Tensão de cisalhamento, digite a força aplicada paralelamente à superfície em newtons (N) e a área da seção transversal pela qual ela desliza em metros quadrados (m²). A calculadora atualiza a tensão de cisalhamento instantaneamente enquanto você digita.
2
Leia o resultado na sua unidade preferida
O cartão de resultados mostra τ em megapascais (MPa) como o número principal, com pascais (Pa), quilopascais (kPa) e psi mostrados ao lado dele — nenhuma etapa de conversão separada é necessária.
3
Ou resolva para força ou área
Mude para a guia Resolver se você já conhece a tensão de cisalhamento e outro valor. Escolha o que você está resolvendo - Tensão de cisalhamento, Força ou Área - insira os outros dois e a calculadora reorganiza τ = F/A para você.
4
Converter um valor de tensão de cisalhamento independente
A guia Unidades é um conversor independente: digite um valor em qualquer um dos campos Pa, kPa, MPa ou psi e os outros três serão atualizados automaticamente, independentemente das guias Tensão de cisalhamento e Resolver.
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Referência
Fórmula e metodologia
2 fórmulas▸
Tensão de cisalhamento
τ = F / A
A tensão de cisalhamento (τ, a letra grega tau) é a força interna por unidade de área que se desenvolve quando uma força atua paralelamente a uma seção transversal, deslizando uma camada de material sobre outra. F é a força aplicada em newtons (N) e A é a área da seção transversal sobre a qual ela atua em metros quadrados (m²). Como um newton por metro quadrado é definido como um pascal, τ = F/A sai diretamente em pascal (Pa), exatamente como a tensão normal – a única diferença é a direção em que a força é aplicada.
Reorganizado para força ou área
F = τA A = F / τ
A mesma relação é reorganizada para resolver qualquer uma das outras duas variáveis: multiplicar a tensão de cisalhamento pela área para obter a força ou dividir a força pela tensão de cisalhamento para obter a área necessária. É exatamente assim que um fixador é dimensionado – dada a carga que ele deve suportar e a tensão de cisalhamento admissível do material, resolver para A fornece a área de cisalhamento mínima necessária.
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Glossário
Principais termos explicados
8 termos▸
Tensão de cisalhamento (τ)A força interna por unidade de área que se desenvolve quando uma força atua paralelamente a uma seção transversal, fazendo com que uma camada de material deslize em relação a uma camada adjacente. Medido em pascal (Pa) ou libras por polegada quadrada (psi) em unidades habituais dos EUA.
Força paralelaA carga que produz tensão de cisalhamento, aplicada paralelamente (no plano da) seção transversal que está sendo cortada - em oposição a uma força normal, que atua perpendicularmente à seção transversal e, em vez disso, produz tensão de tração ou compressão.
Seção transversalO plano ao longo do qual ocorre a ação de cisalhamento – para um parafuso, este é o plano onde as duas peças fixadas se encontram e tentam deslizar uma pela outra. Sua área é aquela pela qual F é dividido para obter τ.
Força transversalOutro nome para uma força produtora de cisalhamento, enfatizando que ela atua transversalmente (transversalmente) ao eixo do membro, e não ao longo dele.
Tau (τ)A letra grega convencionalmente usada para denotar tensão de cisalhamento, distinguindo-a de sigma (σ), que denota tensão normal, em fórmulas de engenharia e livros didáticos.
Cisalhamento de parafusoA aplicação mais comum desta fórmula no mundo real: um parafuso preso através de duas placas carrega a carga de cisalhamento da junta em toda sua seção transversal, e os engenheiros dimensionam o diâmetro do parafuso de modo que a tensão de cisalhamento permaneça abaixo da resistência ao cisalhamento permitida do material do parafuso.
polegadas (in)Unidade de comprimento do sistema usual dos Estados Unidos. 1 polegada (in) = 2,54 cm.
libras (lb)Unidade de massa usada nos Estados Unidos. 1 libra (lb) equivale a 0,45359237 kg.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
🔩
Projetista mecânico
Um parafuso que suporta uma carga conjunta em cisalhamento simples
Força paralela, F 5.000NÁrea transversal, A 0,0001 m²
τ = 5.000 N ÷ 0,0001 m² = 50.000.000 Pa = 50 MPa. Essa é uma tensão de cisalhamento moderada - muitos aços para parafusos têm uma resistência ao cisalhamento admissível bem acima de 50 MPa, portanto, esta conexão provavelmente tem margem, mas a classificação específica do parafuso ainda deve ser verificada.
🛠️
Engenheiro estrutural
Dimensionando um pino de cisalhamento para uma tensão admissível
Resolva para ÁreaForça paralela, F 5.000NTensão de cisalhamento admissível, τ 50MPa
A = F/τ = 5.000 N ÷ 50.000.000 Pa = 0,0001 m² = 100 mm². A seção transversal do pino precisa ser de pelo menos 100 mm² para manter a tensão de cisalhamento igual ou inferior aos 50 MPa permitidos - aproximadamente um pino redondo de 11 mm de diâmetro.
📐
Pesquisador de materiais lendo uma folha de dados
Convertendo uma classificação psi em MPa
Dada classificação 7,252 psiGuia usada Conversor de unidades
7.252 psi são convertidos em aproximadamente 50 MPa (50.000.000 Pa) – a mesma tensão de cisalhamento do primeiro exemplo, apenas expressa em unidades habituais nos EUA. A guia Unidades lida diretamente com essa conversão, sem precisar da força e da área que a produziu.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
Use um destes formatos para citar esta calculadora em um trabalho ou relatório.
A tensão de cisalhamento descreve a força interna que se desenvolve quando uma carga tenta deslizar uma camada de material através de uma camada adjacente, em vez de puxar ou empurrar diretamente através dela. É o cálculo que rege parafusos, rebites, pinos, soldas e qualquer outro fixador ou junta que suporte carga resistindo ao deslizamento em vez de tensão ou compressão.
Cisalhamento versus tensão normal: direção é tudo
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A fórmula τ = F/A parece idêntica à tensão normal, σ = F/A, e a aritmética é realmente a mesma — mas a configuração física é diferente. A tensão normal vem de uma força que atua perpendicularmente a uma seção transversal, separando-a (tensão) ou unindo-a (compressão). A tensão de cisalhamento vem de uma força que atua paralelamente à seção transversal, tentando deslizar uma face pela outra, da mesma forma que as lâminas de tesoura cortam o papel deslizando umas sobre as outras em vez de esmagá-lo. Um único componente pode sofrer os dois tipos de tensão simultaneamente, dependendo de como a carga é aplicada. Consulte a Calculadora de tensão para o caso de tensão normal.
Por que parafusos e pinos são dimensionados por cisalhamento
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A maioria das conexões parafusadas e fixadas transferem carga principalmente por meio de cisalhamento e não de tensão. Um parafuso que prende duas placas resiste ao deslizamento das placas uma em relação à outra ao longo da seção transversal do parafuso - isso é uma carga de cisalhamento. Os engenheiros dimensionam o diâmetro do parafuso (e, portanto, sua área de seção transversal) para que a tensão de cisalhamento resultante permaneça confortavelmente abaixo da resistência ao cisalhamento permitida do material do parafuso, que normalmente é uma fração da resistência à tração do material.
Cisalhamento simples versus cisalhamento duplo
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Uma junta está em cisalhamento simples quando o fixador tem um plano de cisalhamento - um local onde as duas peças conectadas podem deslizar uma em relação à outra, como em uma junta sobreposta simples. Uma junta está em cisalhamento duplo quando o fixador passa por três peças sobrepostas (ou um arranjo de manilha e pino), criando dois planos de cisalhamento que compartilham a carga. Como dois planos resistem à mesma força total, a tensão de cisalhamento em cada plano em uma junta de cisalhamento duplo é cerca de metade do que seria em uma junta de cisalhamento simples equivalente - divida o resultado de cisalhamento simples desta calculadora por 2, ou reduza pela metade a força antes de inseri-la, para modelar o caso de cisalhamento duplo.
Limites deste modelo simples
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Esta calculadora assume que a força paralela é distribuída uniformemente ao longo do plano de cisalhamento — uma primeira aproximação razoável para um parafuso, pino ou rebite em cisalhamento direto. Fixadores reais podem ver distribuição desigual de tensão perto de bordas e furos, carregamento combinado (cisalhamento mais flexão) ou efeitos de fadiga de carregamento repetido que um único cálculo estático τ = F/A não captura. Para juntas críticas de segurança, compare este resultado com a resistência ao cisalhamento nominal do fabricante do fixador e aplique um fator de segurança apropriado antes de finalizar um projeto.
❓
Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula para tensão de cisalhamento?+
τ = F/A — a tensão de cisalhamento é igual à força aplicada dividida pela área da seção transversal sobre a qual atua, onde a força é aplicada paralelamente à superfície. A força está em newtons (N) e a área em metros quadrados (m²), fornecendo tensão de cisalhamento diretamente em pascal (Pa).
Como a tensão de cisalhamento difere da tensão normal?+
Ambos usam a mesma aritmética F/A, mas a direção da força é diferente. A tensão normal (σ = F/A) vem de uma força que atua perpendicularmente à seção transversal, puxando ou empurrando diretamente através dela. A tensão de cisalhamento (τ = F/A) vem de uma força que atua paralelamente à seção transversal, deslizando uma camada sobre a outra - como um corte com tesoura em vez de um esmagamento por prensa hidráulica.
Por que os parafusos são dimensionados usando tensão de cisalhamento?+
A maioria das conexões aparafusadas e fixadas transferem sua carga principalmente resistindo às peças conectadas que deslizam umas sobre as outras ao longo da seção transversal do fixador - isso é uma carga de cisalhamento, não de tração. Os engenheiros escolhem um diâmetro de parafuso grande o suficiente para que a tensão de cisalhamento resultante permaneça abaixo da resistência ao cisalhamento permitida do material.
Quais unidades esta calculadora usa?+
A força é inserida em newtons (N) e a área em metros quadrados (m²) nas guias Tensão de cisalhamento e Resolver. O resultado é mostrado em pascais (Pa), quilopascais (kPa), megapascais (MPa) e psi simultaneamente. A guia Unidades permite converter livremente entre os quatro sem inserir uma força ou área.
Posso resolver a força ou a área em vez da tensão de cisalhamento?+
Sim — use a guia Resolver e escolha o que você está resolvendo. Escolha Força para calcular F = τA a partir de uma área e tensão de cisalhamento conhecidas, ou escolha Área para calcular A = F/τ a partir de uma força conhecida e tensão de cisalhamento admissível. Este é o fluxo de trabalho comum para dimensionar um parafuso ou pino até um limite de tensão de cisalhamento alvo.
Qual é a diferença entre cisalhamento simples e cisalhamento duplo?+
Uma junta de cisalhamento simples possui um plano de cisalhamento que resiste à carga, que é o que esta calculadora calcula diretamente. Uma junta de cisalhamento duplo (como um pino através de uma manilha) tem dois planos de cisalhamento compartilhando a mesma força total, então a tensão em cada plano é aproximadamente metade do valor de cisalhamento simples - divida o resultado desta calculadora por 2, ou reduza pela metade a força de entrada, para modelar uma conexão de cisalhamento duplo.
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