O vidro é um material frágil, porém não fraco
Por: Mauro Akerman – Escola do Vidro
Ele tem grande resistência à ruptura,podendo mesmo ser utilizado em pisos, é duro e rígido, porém não tenaz não sendo apropriado para aplicações sujeitas a impactos.
Se compararmos o vidro com um material tenaz, o aço por exemplo, quando este último é submetido a cargas crescentes num ensaio de tração existe uma fase em que ele se comporta como uma mola e quando cessada a força que o deforma, retorna à forma original. Porém chegando-se a um valor de tensão, denominado limite de resistência, ele
vai se deformar plasticamente (não volta mais à forma original) e se continuar a aumentar o esforço vai se romper no valor conhecido como limite de ruptura.
O vidro na região elástica se comporta como o aço. Quando a tensão cessa ele volta ao formato original. Porém o vidro não se deforma plasticamente à temperatura ambiente e ao passar seu limite de resistência se rompe catastroficamente. Em outras palavras o vidro não avisa que vai se romper. Ele simplesmente se rompe. Seu limite de resistência é igual ao limite de ruptura.
Pode-se calcular teoricamente a resistência de um material frágil pois, a força necessária para rompê-lo é a necessária para romper as ligações dos seus átomos. No caso dos vidros comerciais esta força é da ordem de 21 GPa (2100 Kg/mm2). Porém na prática raramente se consegue, em condições muito especiais, chegar a 15 GPa (1500 Kg/mm2) e
vidros comuns como de uma garrafa de cerveja, ou de janela apresentam resistência da ordem de 0,01 a 0,1 GPa (1 a 10 Kg/mm2).
Este fato intrigou os cientistas por muito tempo que começaram a perceber que a resistência varia sobretudo em função do estado de superfície do material.
Resistência mecânica real do vidro em diversas situações
Resistência kg/mm2 Situações
2100 Resistência teórica
100 – 1500 Resistência de fibras de vidro
100 – 500 Resistência de vidros polidos a ácido
20 – 100 Objetos de vidro c/ leve danificação da superfície
4 -20 Objetos de vidro manuseados normalmente
0 – 4 Objeto de vidro c/ forte danificação da superfície
Para explicar esta marcante discrepância entre a resistência teórica e a resistência mecânica real dos materiais frágeis, sugeriu-se que falhas internas ou superficiais atuam como amplificadores de tensão e que a separação das superfícies ocorre seqüencialmente ao invés de simultaneamente.
Um pesquisador chamado Griffith, sugeriu em 1920 que uma trinca se propaga quando o decréscimo na energia elástica excede o aumento de energia superficial associado à formação de novas superfícies. A partir daí desenvolveu uma teoria capaz de calcular o tamanho crítico de uma trinca para um determinado material, isto é o tamanho da
trinca ou defeito a partir do qual a trinca se propaga espontaneamente provocado a destruição da peça.
