Pretende-se dimensionar um eixo de aço SAE 1040 para aumentar a potência específica fornecida a um sistema, com uma determinada velocidade de rotação, pela modificação da geometria interna do eixo.

Esse eixo maciço, de 800mm de comprimento e 150mm de diâmetro, encontra-se acoplado a um sistema de potência a gás, para transmitir uma potência de 120kW a uma velocidade de rotação de 200 rot/min.

Modifica-se esse eixo maciço para vazado, com intuito de reduzir o peso, confeccionando-o com diâmetro interno de 100mm e mantém-se o seu diâmetro externo e o material. Pede-se determinar o torque que poderia ser empregado nesse novo eixo vazado para que não ultrapassasse a tensão de cisalhamento máxima obtida para o caso anterior do eixo maciço e o percentual de acréscimo na potência específica (razão entre a potência transmitida e o peso do eixo), respectivamente.

Observação: As propriedades mecânicas e físicas do aço SAE 1040 são descritas por: módulo de elasticidade 200 GPa, coeficiente de Poisson 0,3, tensão de escoamento ao cisalhamento 175 MPa, limite elástico 280 MPa, tensão de ruptura à tração 480 MPa, tensão de ruptura ao cisalhamento 350 MPa, massa específica 7800kg/m3 e o coeficiente de expansão térmica linear 12.10^–6 oC^–1.