Energia no Impacto

Para os testes com o pêndulo (Charpy e Izod) a energia potencial da elevação do martelo se transforma em energia cinética na descida. Parte desta energia é transferida para o corpo de prova, provocando sua ruptura. A energia residual eleva o martelo no movimento de oscilação do pêndulo. A diferença entre a altura de queda e a altura de retorno representa a energia para quebrar o corpo de prova.

Os valores podem ser analiticamente calculados para um pêndulo típico (ver figura):

 

 

A massa do martelo (m) é inicialmente elevada a uma altura a. A energia potencial da massa, antes da queda é:


Onde Ep é a energia potencial e g a aceleração da gravidade

Depois que a massa é liberada para a queda, a energia potencial se transforma em energia cinética, que no ponto de impacto pode ser representada por:


Onde Ec é a energia cinética e v a velocidade no instante do impacto

Admitindo que toda a energia potencial se transforma em energia cinética, pode-se escrever:

Como:

a energia inicial do martelo pode ser reescrita como:


Onde o peso mg foi substituido pelo símbolo W

A energia final do martelo, depois do impacto com o corpo de prova é:


Onde Er é a energia de retorno do martelo

Portanto, a energia absorvida pelo corpo de prova é:


One Eabs é a energia absorvida pelo corpo de prova

Para efeitos do teste de impacto a energia pode ser expressa em ft-lb, Joules ou kgf.m . As normas estabelecem algumas variações da representação da energia, como: energia por unidade de espessura do corpo de prova na seção do entalhe (J/cm ou ft-lb/in), ou energia por unidade de área na seção do entalhe (J/m² ou ft-lb/in²).