Calcule a tensão mecânica σ = F/A a partir de uma força e a área da seção transversal sobre a qual ela atua, resolva a força ou área e leia o resultado em Pa, kPa, MPa ou psi.
Insira o aplicado força e o área transversal ele atua. O estresse é a força espalhada pela área – a mesma força sobre uma área menor produz um estresse maior.
A carga sinalizada perpendicular à seção transversal, em newtons. Use positivo para tensão e negativo para compressão.
A área da superfície em que a força atua, em metros quadrados.
Exemplo padrão: 1.000 N em 0,01 m² — uma pequena barra de aço tensionada, dando σ = 0,1 MPa. Esta é apenas a tensão axial nominal; não verifica rendimento, flambagem, fadiga ou concentração de tensão local.
Já conhece o estresse? Resolva para o força ou o área em vez de calcular o estresse diretamente.
A carga aplicada, em newtons.
A área em que a força atua, em metros quadrados.
A tensão conhecida ou admissível, em megapascais.
Exemplo padrão: resolver a área em σ = 100 MPa e F = 5.000 N dá A = 50 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 força e área para calcular a tensão.
Pensilvânia—
kPa—
MPa—
psi—
5 min de leitura4 etapas8 termos3 exemplos6 perguntasσ = F / A
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Etapas
Como usar esta calculadora
4 etapas▸
1
Insira a força e a área da seção transversal
Na guia Tensão, digite a força aplicada em newtons (N) e a área da seção transversal sobre a qual ela atua em metros quadrados (m²). A calculadora atualiza a pressão instantaneamente enquanto você digita.
2
Leia o resultado na sua unidade preferida
O cartão de resultados mostra σ 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 e outro valor. Escolha o que você está resolvendo - Tensão, Força ou Área - insira os outros dois e a calculadora reorganiza σ = F/A para você.
4
Converter um valor de tensão 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 e Resolver.
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Referência
Fórmula e metodologia
2 fórmulas▸
Estresse mecânico
σ = F / A
Tensão (σ, a letra grega sigma) é a força interna que um material experimenta por unidade de área de seção transversal. F é a força aplicada em newtons (N) e A é a área sobre a qual a força atua em metros quadrados (m²). Como um newton por metro quadrado é definido como um pascal, σ = F/A resulta diretamente em pascal (Pa) — nenhuma constante de conversão extra é necessária.
Reorganizado para força ou área
F = σA A = F / σ
A mesma relação é reorganizada para resolver qualquer uma das outras duas variáveis: multiplicar a tensão pela área para obter a força ou dividir a força pela tensão para obter a área necessária. É assim que os engenheiros dimensionam uma peça – dada a tensão admissível de um material e a carga que ele deve suportar, a solução para A fornece a seção transversal mínima necessária.
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Glossário
Principais termos explicados
8 termos▸
Estresse (σ)A força interna por unidade de área que um material experimenta sob carga. Medido em pascal (Pa) em unidades SI ou libras por polegada quadrada (psi) em unidades habituais dos EUA. Apesar do significado cotidiano da palavra, o estresse mecânico é puramente uma questão de força distribuída por uma área – não tem nada a ver com tensão emocional.
Força (F)A carga aplicada ao material, medida em newtons (N). Pode vir do peso, da tensão em um cabo, de uma carga de fixação, da pressão do vento integrada sobre uma superfície ou de qualquer outra carga aplicada.
Área da seção transversal (A)A área da superfície à qual a força atua perpendicularmente - para uma barra em tensão, esta é a área da seção transversal circular (ou outra), e não a área total da superfície da barra. Medido em metros quadrados (m²).
Estresse de traçãoTensão que resulta de uma força que separa um material, esticando-o ao longo da direção da carga. Cabos, parafusos sob tensão e suportes de pontes suspensas suportam tensão de tração.
Tensão compressivaTensão que resulta de uma força que empurra um material, encurtando-o ao longo da direção da carga. Colunas, sapatas e pilares de alvenaria normalmente suportam tensões de compressão.
Pascal (Pa)A unidade SI de tensão e pressão, igual a um newton por metro quadrado (N/m²). Como pascal é uma unidade pequena para cargas estruturais, os engenheiros geralmente trabalham em quilopascais (kPa, ×1.000) ou megapascais (MPa, ×1.000.000).
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▸
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Estudante de engenharia
Uma pequena barra de aço sob tensão
Força, F 1.000NÁrea transversal, A 0,01 m²
σ = 1.000 N ÷ 0,01 m² = 100.000 Pa = 0,1 MPa. Essa é uma tensão modesta – o aço-carbono normalmente rende cerca de 250 MPa, então esta barra ainda tem muita margem antes de se deformar permanentemente.
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Projetista mecânico
Dimensionando um parafuso para uma tensão admissível
Resolva para ÁreaForça, F 5.000NTensão admissível, σ 100 MPa
A = F/σ = 5.000 N ÷ 100.000.000 Pa = 0,00005 m² = 50 mm². A seção transversal do parafuso precisa ser de pelo menos 50 mm² para manter a tensão igual ou inferior aos 100 MPa permitidos - aproximadamente uma barra redonda de 8 mm de diâmetro.
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Pesquisador de materiais lendo uma folha de dados
Convertendo uma classificação psi em MPa
Dada classificação 14.5 psiGuia usada Conversor de unidades
14,5 psi se converte em aproximadamente 0,1 MPa (100.000 Pa) – a mesma tensão 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 mecânica descreve a intensidade com que uma força está concentrada dentro de um material – a mesma força espalhada por uma área pequena produz uma tensão muito maior do que a mesma força espalhada por uma área grande. É o ponto de partida para quase todos os cálculos de projetos estruturais e mecânicos, desde o dimensionamento de um parafuso até a verificação se uma viga irá falhar.
Por que a área é tão importante quanto a força
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Uma carga de 1.000 N parece uma quantidade fixa, mas seu efeito sobre um material depende inteiramente da área em que ela está espalhada. Concentre os mesmos 1.000 N em uma ponta fina como uma agulha e a tensão será enorme – facilmente o suficiente para perfurar a pele. Espalhe-o sobre uma placa de 1 m² e a tensão será trivial. É por isso que σ = F/A, e não apenas F, é o número que prevê se um material irá ceder, rachar ou reter – a força por si só não diz nada sobre a experiência interna do material sem saber a área sobre a qual ele está distribuído.
Tensão de tração versus tensão de compressão
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A fórmula σ = F/A não se importa para qual direção a força aponta, mas o comportamento físico sim. Uma força de tração separa um material - pense em um cabo segurando um balanço ou em um parafuso preso em tensão - e tende a esticar e, eventualmente, estreitar ou fraturar o material. Uma força compressiva une o material – uma coluna que sustenta um telhado ou uma base de fundação – e tende a inchar, entortar ou esmagá-lo. Os engenheiros geralmente rastreiam ambos os tipos com convenções de sinais (tração positiva, compressão negativa), uma vez que os limites de resistência de um material geralmente diferem entre os dois.
Da fórmula às decisões reais de design
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Na prática, σ = F/A raramente é usado apenas para calcular um número isoladamente — ele é comparado com os limites de resistência conhecidos de um material (resistência ao escoamento, resistência máxima ou uma tensão admissível especificada pelo código) para verificar se um projeto é seguro. Reorganizar a fórmula para A = F/σ é exatamente como um projetista dimensiona uma peça: dada a carga que ela deve suportar e a tensão admissível do material, a área transversal mínima sai diretamente da equação, muitas vezes com um fator de segurança aplicado no topo.
Limites deste modelo simples
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Esta calculadora pressupõe que a força é aplicada de maneira uniforme e perpendicular a uma seção transversal plana — uma aproximação razoável para uma haste reta, cabo ou coluna sob carga axial. Os componentes reais geralmente apresentam carregamento combinado (flexão mais tensão, por exemplo), concentrações de tensão ao redor de furos e filetes ou forças de cisalhamento agindo paralelamente à superfície em vez de perpendicularmente a ela — consulte a calculadora de tensão de cisalhamento complementar para esse caso. Para qualquer coisa além do simples carregamento axial, uma análise estrutural completa ou um modelo de elementos finitos é o próximo passo apropriado, e não apenas esta fórmula.
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Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a fórmula do estresse?+
σ = F/A — a tensão é igual à força aplicada dividida pela área da seção transversal sobre a qual ela atua. A força está em newtons (N) e a área em metros quadrados (m²), o que dá a tensão diretamente em pascal (Pa), já que um newton por metro quadrado é definido como um pascal.
Quais unidades esta calculadora usa?+
A força é inserida em newtons (N) e a área em metros quadrados (m²) nas guias Tensão 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.
Qual é a diferença entre tensão de tração e compressão?+
Ambos usam a mesma fórmula σ = F/A – a diferença é a direção. A tensão de tração vem de uma força que separa o material (alongando-o); o estresse compressivo vem de uma força que o comprime (apertando). A calculadora calcula a magnitude de qualquer maneira; se é de tração ou compressão depende de como sua força é realmente aplicada.
Estresse é a mesma coisa que pressão?+
Eles compartilham as mesmas unidades (pascal) e a mesma fórmula básica (força sobre área), mas os termos são usados em contextos diferentes. A pressão geralmente descreve uma força de um fluido ou gás agindo sobre uma superfície; a tensão geralmente descreve a distribuição de força interna dentro de um material sólido sob carga. Matematicamente, para uma carga uniforme simples, eles são calculados da mesma maneira.
Posso resolver a força ou a área em vez da tensão?+
Sim — use a guia Resolver e escolha o que você está resolvendo. Escolha Força para calcular F = σA a partir de uma tensão e área conhecidas, ou escolha Área para calcular A = F/σ a partir de uma força conhecida e tensão admissível. Este é o fluxo de trabalho comum para dimensionar uma peça até um limite de tensão alvo.
Como isso se relaciona com a tensão de cisalhamento?+
Esta calculadora cobre a tensão normal, onde a força atua perpendicularmente à seção transversal (puxando ou empurrando diretamente através dela). Em vez disso, a tensão de cisalhamento vem de uma força que atua paralelamente à superfície, deslizando uma camada sobre a outra - consulte a Calculadora de tensão de cisalhamento para esse caso, que usa a mesma forma τ = F/A, mas com uma direção de força diferente.
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