F2_semana7

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FÍSICA 2: SEMANA 7 
Conteúdo: Dilatação Térmica dos Sólidos 
Próxima semana: Dilatação Térmica dos Líquidos 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. 1. Uma plataforma P foi apoiada em duas colunas, conforme a figura a seguir: 
 
 
 
Devido a um desnível do terreno, para manter a plataforma sempre na horizontal a 
qualquer temperatura, foi preciso fazer uma das colunas de concreto e a outra de ferro. 
Qual o valor do desnível h, sabendo-se que a maior coluna é de concreto e mede 7,8 
m a 0 °C? 
Dados: αconcreto = 12 · 10–6 °C–1; 
αferro = 13 · 10–6 °C–1. 
A) 0,60 m 
B) 0,80 m 
C) 0,50 m 
D) 0,70 m 
E) 0,90 m 
 
2. Uma lâmina metálica plana de 20 cm de comprimento está inicialmente a 200C e 
tem suas extremidades presas. Aquecendo-se a lâmina até 1000C, observa-se que 
esta descreve um arco de circunferência de 1 rad e raio igual a 20,32 cm. 
 
Qual o coeficiente de dilatação linear da lâmina em unidades de 10-4 0C? 
A) 2 
B) 4 
C) 6 
D) 10 
E) 8 
 
3. Um disco circular de ferro, cuja área vale 100 cm2, ajusta-se exatamente numa 
cavidade praticada num bloco de cobre, estando ambos a 0 0C. Determine a área da 
coroa circular vazia quando o conjunto estiver a 100 oC. Os coeficientes de dilatação 
linear do ferro e do cobre valem respectivamente 10x10-6 oC-1 e 16x10-6 oC-1. 
A) 0,11 cm2 
B) 0,12 cm2 
C) 0,20 cm2 
D) 0,32 cm2 
E) 0,52 cm2 
 
4. Uma barra de estanho tem a forma de um prisma reto de base 4 cm2 e comprimento 
1 m à temperatura de 68 oF. Qual será o volume dessa barra, em cm3 , à temperatura 
de 518 oF? Considere o coeficiente de dilatação linear do estanho  = 2010-6
 
oC-1. 
A) 442 
B) 452 
C) 406 
D) 485 
E) 430 
 
5. Neste sábado, começa a maior, mais famosa e mais esperada competição do 
ciclismo mundial, o Tour de France. (...) Do dia 2 ao dia 24 de julho, os ciclistas vão 
encarar as grandes montanhas francesas e as mais belas paisagens em busca da tão 
sonhada camisa amarela. (...) Serão vinte e duas etapas - nove planas, uma de alta 
montanha, nove de montanha e duas de relógio individual - e 3.519 km percorridos ao 
longo de todo o território francês, uma média de 167,5 km pedalados por dia. 
Fonte: http://espn.uol.com.br/noticia/610082_equipes-favoritos-camisas-e-
curiosidades-saiba-tudo-sobre-o-tour-de-france-2016, acessado em 15 de julho de 
2016. (Adaptado) 
 
Ao longo dessa competição, um ciclista viaja por diversos locais, onde ele e sua 
bicicleta experimentam as mais diferentes temperaturas. Desejando um melhor 
desempenho aerodinâmico na prova, um atleta analisa o comportamento geométrico 
dos raios (barras cilíndricas maciças) disponíveis para instalar nas rodas de sua 
bicicleta, com a variação de temperatura. Em seu experimento, dois raios de alumínio, 
A e B, de comprimentos L e 2L e diâmetros 4r e 2r, respectivamente, são aquecidos 
até a mesma temperatura, a partir de uma mesma temperatura inicial. A razão entre o 
aumento de volume do raio A com respeito ao raio do tipo B é 
A) 1:1 
B) 1:2 
C) 2:1 
D) 1:4 
E) 4:1 
 
 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
6. O coeficiente médio de dilatação térmica linear do aço é 1,2 x10–5°C–1. Usando 
trilhos de aço de 8,0 m de comprimento, um engenheiro construiu uma ferrovia 
deixando um espaço de 0,50 cm entre os trilhos, quando a temperatura era de 28 °C. 
Num dia de sol forte os trilhos soltaram-se dos dormentes. Qual dos valores abaixo 
corresponde à mínima temperatura que deve ter sido atingida pelos trilhos? 
A) 100 °C 
B) 50 °C 
C) 80 °C 
D) 90 °C 
E) 60 °C 
 
7. (ENEM) A dilatação dos materiais em função da variação da temperatura é uma 
propriedade física bastante utilizada na construção de termômetros (como o ilustrado 
na figura I) construídos a partir de lâminas bimetálicas, como as ilustradas na figura II, 
na qual são indicados os materiais A e B — antes e após o seu aquecimento. 
 
 
 
Com base nas leis da termodinâmica e na dilatação de sólidos sob a influência de 
temperatura variável, conclui-se que 
A) a lâmina bimetálica se curvará para a direita, caso o coeficiente de dilatação linear 
do material B seja maior que o coeficiente de dilatação linear do material A, 
B) a substância utilizada na confecção do material A é a mesma usada na confecção 
do material B. 
C) a lâmina se curvará para a direita, independentemente do tipo de material usado em 
A e B. 
D) o coeficiente de dilatação dos materiais é uma função linear da variação da 
temperatura. 
E) o coeficiente de dilatação linear é uma grandeza negativa. 
 
8. Uma chapa de aço que está, inicialmente, à temperatura ambiente (25 °C) é 
aquecida até atingir a temperatura de 115 °C. Se o coeficiente de dilatação térmica 
linear da chapa é igual a 11 · 10–6 K–1, sua área aumentou, por causa do aquecimento, 
aproximadamente: 
A) 0,02% 
B) 0,001% 
C) 0,1% 
D) 0,2% 
E) 0,01% 
 
9. Um paralelepípedo a 10 °C possui dimensões iguais a 10 cm × 20 cm × 30 cm, 
sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação térmica linear é 8,0 · 10–
6 °C–1. Quando sua temperatura aumenta para 110 °C, o acréscimo de volume, em 
cm3, é: 
A) 144 
B) 72,0 
C) 14,4 
D) 9,60 
E) 4,80 
 
10. Um quadrado foi montado com três hastes de alumínio (αAl = 24x10-6 oC-1) e uma 
haste de aço (αAço = 12x10-6 oC-1), todas inicialmente à mesma temperatura. O 
sistema é, então, submetido a um processo de aquecimento, de forma que a variação 
de temperatura é a mesma em todas as hastes. 
 
Podemos afirmar que, ao final do processo de aquecimento, a figura formada pelas 
hastes estará mais próxima de um: 
A) quadrado. 
B) retângulo. 
C) losango. 
D) trapézio retângulo. 
E) trapézio isósceles. 
 
 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
11. Em dias com grandes variações de temperatura, um fenômeno curioso pode 
ocorrer em alguns copos de vidro: racham, quebram ou explodem sem nenhum 
impacto ou queda. Com base nas propriedades térmicas do vidro utilizado na 
fabricação do copo, uma explicação para esse fenômeno é 
A) a baixa condutividade térmica. 
B) a alta condutividade térmica. 
C) o calor específico alto. 
D) o baixo ponto de fusão. 
E) o alto ponto de fusão. 
 
12. Um sólido sofre um acréscimo de 1% do seu volume ao passar de 10°C para 
110°C. Seu coeficiente de dilatação linear vale: 
A) 0,33 · 10–4 °C–1 
B) 2,0 · 10–4 °C–1 
C) 3,0 · 10–4 °C–1 
D) 0,5 · 10–4 °C–1 
E) 1,0 · 10–4 °C–1 
 
13. Uma peça sólida tem uma cavidade cujo volume vale 8 cm3 a 20 °C. A 
temperatura da peça varia para 920 °C e o coeficiente de dilatação linear do sólido (12 
· 10–6 °C–1) pode ser considerado constante. A variação percentual do volume da 
cavidade foi de: 
A) 1,2% 
B) 2,0% 
C) 3,2% 
D) 5,0% 
E) 12% 
 
14. Considere uma chapa metálica, de material homogêneo, com a forma de um 
quadrado e tendo um orifício circular. Se a chapa for aquecida de modo uniforme e o 
seu lado aumentar de 1%, então a área do orifício: 
 
A) aumentará de 1% 
B) diminuirá de 1% 
C) aumentará de 2% 
D) diminuirá de 2% 
E) permanecerá a mesma. 
 
15. Uma barra de coeficiente de dilatação α = 5π x 10-4 ºC-1, comprimento 2,0 m e 
temperatura inicial de 25 ºC está presa a uma parede por meio de um suporte de 
fixação S. A outra extremidade da barra B está posicionada no topo de um disco de 
raio R = 30 cm. Quando aumentamos lentamente a temperatura da barra até um valor 
final T, verificamos que o disco sofre um deslocamento angular Δθ = 30º no processo. 
Observe a figura a seguir: 
 
 
 
Supondo que o disco rola sem deslizar e desprezando os efeitos da temperatura sobre 
o suporte S e também sobre o disco, calcule o valor de T. 
A) 50 ºC 
B) 75 ºC 
C) 125 ºC 
D) 300 ºC 
E) 325 ºC 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
16. Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma 
feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, 
uma barra de alumínio (Coeficiente de dilatação linear do alumínio: 2 x 10-5 oC-1) com 
30 cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade 
presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparofixo. O 
ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua 
parte superior é 10 cm e, o da inferior, 2 cm. 
 
 
 
Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 oC, for aquecida a 225 oC, o 
deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de 
A) 1 mm. 
B) 3 mm. 
C) 6 mm. 
D) 12 mm. 
E) 30 mm. 
 
17. Um fio metálico de diâmetro desprezível é usado como termômetro e tem a forma 
de um arco de círculo de 2 rad. A peça é presa por uma das extremidades a um 
cilindro de boa isolação térmica, conforme a figura. Após uma variação de temperatura 
de 100 ºC, o metal aumenta de tamanho, conforme ilustrado pela linha tracejada, 
correspondendo a um acréscimo de um ângulo de 0,04 rad. 
 
Com base nessas informações, mostra-se que o coeficiente de dilatação linear do 
metal é, em ºC–1 
A) 2×10–4 
B) 4×10–4 
C) 8×10–4 
D) 12×10–4 
E) 6x10-4 
 
18. Uma chapa quadrada, feita de um material encontrado no planeta Marte, tem área 
A = 100,0 cm2 a uma temperatura de 100oC. A uma temperatura de 0,0oC, qual será a 
área da chapa em cm2? Considere que o coeficiente de expansão linear do material é 
α = 2,0.10-3 oC-1. 
A) 74,0 
B) 64,0 
C) 60,0 
D) 54,0 
E) 44,0 
 
19. Deseja-se fechar um furo de 24,95 cm2 de área, no centro de um disco de 
magnésio, com um disco de 25,05 cm2 de alumínio. Para tal, pode-se aquecer o disco 
de magnésio e resfriar o disco de alumínio e, em seguida, colocar o disco no furo. 
Assuma que, em módulo, as variações de temperatura a que são submetidos o 
alumínio e o magnésio são iguais, e que os coeficientes de dilatação linear deles 
também são iguais ( = 25.106 oC1). Determine o módulo do inteiro mais próximo 
que representa a menor variação de temperatura necessária para colocar o disco de 
alumínio no furo do disco de magnésio. 
 
20. Uma placa de alumínio, de espessura desprezível, quando comparada às suas 
outras dimensões, tem comprimento igual a 20 cm e largura igual a 10 cm, quando 
sua temperatura é t = 20 °C. À temperatura de 70 °C a área da placa é igual a 200,48 
cm2. A partir dessas informações, pode-se afirmar, corretamente, que um bloco cúbico, 
feito com o mesmo tipo de alumínio, de aresta igual a 10 cm à temperatura de 20 °C, 
terá, à temperatura de 70 °C, volume igual a: 
A) 1003,60 cm3 
B) 1006,30 cm3
 
C) 1002,40 cm3
 
D) 1004,20 cm3 
E) 1005,30 cm3 
 
 
GABARITO 
06 07 08 09 10 
C D D C E 
11 12 13 14 15 
A A C C B 
16 17 18 29 20 
C A B 40oC A