Converter Gigapascal (GPa)

Quanto vale um gigapascal

O gigapascal são mil megapascals, um bilhão de pascals, ou dez mil bar. Nenhum equipamento comum chega perto disso: é unidade de rigidez de material, não de pressão de trabalho. O símbolo é GPa, e o prefixo giga vale 10⁹, o mesmo do gigabyte e do giga-hertz.

Para ter a escala: um pneu de carro trabalha a uns 0,0002 GPa, e um sistema hidráulico industrial de 35 MPa chega a 0,035 GPa. Números que começam na casa das unidades de gigapascal só aparecem quando se descreve como um sólido responde à força, ou em física de altas pressões.

O que é o módulo de elasticidade em GPa

O módulo de elasticidade, também chamado módulo de Young, diz quanto o material resiste a se deformar. É a razão entre a tensão aplicada e a deformação que ela produz, e como a deformação é adimensional (milímetros por milímetro), o módulo sai na mesma unidade da tensão. Para metais, ele fica na casa das dezenas ou centenas de gigapascals:

A madeira varia com a espécie e com a direção: o valor da tabela é o da peça solicitada ao longo das fibras. No aço, a variação entre tipos é pequena, e por isso o número de 200 GPa serve para quase todo cálculo.

A razão entre dois módulos diz quanto um material cede a mais que o outro sob a mesma tensão. Aço e alumínio: 200 dividido por 70 dá cerca de 2,9. Uma barra de alumínio com a mesma seção e a mesma carga de uma de aço alonga quase três vezes mais, e é por isso que peça de alumínio que precisa ser rígida sai mais grossa.

Com o módulo, calcula-se a tensão que uma deformação pequena produz. Uma barra de aço esticada 0,1%, isto é, 1 mm em cada metro:

$$\begin{array}{rl}\text{tensão}& =200\text{GPa}\times \mathrm{0,001}\\ & =\mathrm{0,2}\text{GPa}\\ & =\text{200 MPa}\end{array}$$

Os 200 MPa ficam abaixo do escoamento de um aço de construção, e a barra volta ao comprimento original quando a força sai. É por isso que o GPa quase sempre aparece ao lado do MPa: o módulo está em gigapascals, e as tensões de trabalho, em megapascals.

Como converter GPa em MPa, psi e ksi

Para MPa, multiplique por 1.000. Para ksi, a unidade das normas americanas, multiplique por 145,038; para psi, por 145.038. O módulo do aço em unidades americanas:

$$\begin{array}{rl}\text{ksi}& =200\times \mathrm{145,038}\\ & \approx \text{29.008 ksi}\end{array}$$

Nas tabelas americanas, o módulo do aço estrutural aparece como 29.000 ksi, ou 29 milhões de psi, que são 199,95 GPa: o mesmo módulo, arredondado em cada sistema para o número redondo mais próximo. Em kgf/cm², unidade dos livros de resistência dos materiais mais antigos, 1 GPa são cerca de 10.197 kgf/cm², e os 200 GPa do aço passam de 2 milhões de kgf/cm².

Onde o gigapascal mede pressão de verdade

Como pressão de fluido, o gigapascal quase só aparece na geofísica e no laboratório. A pressão no centro da Terra é estimada em cerca de 360 GPa, cerca de 3,5 milhões de vezes a pressão atmosférica. Para estudar materiais nessas condições, os laboratórios usam a célula de bigorna de diamante, que comprime uma amostra minúscula entre as pontas de dois diamantes.

Perguntas frequentes

Quantos MPa tem 1 GPa?

1.000 MPa, exatos. E 1 MPa é 0,001 GPa.

Quanto é 1 GPa em bar?

10.000 bar. O bar vale 100.000 Pa, e o gigapascal, um bilhão.

Quanto é 1 GPa em psi?

Cerca de 145.038 psi, ou 145,038 ksi.

Módulo de elasticidade e resistência são a mesma coisa?

Não. O módulo, em GPa, mede a rigidez; a resistência, em MPa, mede a tensão em que o material escoa ou rompe. O aço ASTM A36 tem módulo de 200 GPa e escoamento mínimo de 250 MPa na norma métrica, oitocentas vezes menos.

Por que o módulo de elasticidade é dado em GPa?

Porque ele é tensão dividida por deformação, e a deformação não tem unidade. Nos materiais estruturais, o resultado cai entre algumas unidades e algumas centenas de gigapascals.