Teste 2 de Fisica 3 Periodo

Prévia do material em texto

Estácio
	RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA EM LABORATÓRIO DE FISÍCA
	CURSO
	Engenharia Mecânica
	TURMA
	Física II
	Data
	20/05/2022
	ALUNO
	Luciano Cícero dos Santos (202103013503)
	TÍTULO
	Dilatrômetro
	OBJETIVO
	Este experimento trata do fenômeno da dilatação linear de corpos cilíndricos. Inicialmente, você irá observar o aumento do comprimento de um tubo metálico em função de um aumento de sua temperatura. Em seguida, você determinará o coeficiente de dilatação linear de um material metálico. Como parte das atividades você terá que fazer a montagem e ajustes dos equipamentos e instrumentos necessários para a realização do experimento.
	INTRODUÇÃO
	Neste experimento você irá investigar como diferentes corpos de prova, feitos de diferentes materiais e dimensões, irão se dilatar em razão do aumento da temperatura deles. Os diferentes corpos de prova serão montados em uma base de experimentação e submetidos ao aumento de temperatura. Um medidor de deslocamento acoplado ao sistema irá medir a dilatação, enquanto um termômetro digital permitirá a medição de temperatura nos corpos.
	ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITO
	De forma geral, todas as substâncias, sejam sólidas, líquidas ou gasosas, dilatam-se com o aumento da temperatura e contraem-se quando sua temperatura é diminuída. Assim, quando corpos sólidos são submetidos a uma variação de temperatura eles sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Via de regra, essa variação dimensional é bem pequena, e nem sempre perceptível a olho nu. Contudo, o conhecimento dos fenômenos envolvendo a dilatação e contração de corpos é fundamental em diversos ramos da engenharia.
	MATERIAIS NECESSÁRIOS
	• Corpos de prova com diferentes comprimentos e materiais;
• Termômetro;
• Bico de Bunsen;
• Relógio comparador;
• Batente móvel.
	PROCEDIMENTOS
	1. PREPARANDO O ENSAIO
Selecione o corpo de prova de cobre com 500 mm de comprimento e meça sua
temperatura inicial T0. Mova o corpo de prova para a base, trave o batente na
posição zero da escala e zere o relógio comparador.
2. MEDINDO A DILATAÇÃO
Ligue o sistema de aquecimento e use o relógio comparador para acompanhar
a dilatação ∆L do corpo de prova até a estabilização da temperatura T. Desligue
o sistema de aquecimento e retorne o corpo de prova para a bancada.
3. REPETINDO COM OUTROS MATERIAIS
Repita os passos 1 e 2 para ensaiar os corpos de prova de latão e aço, ambos
com 500 mm de comprimento.
PARTE II: VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO
METÁLICO EM FUNÇÃO DO SEU COMPRIMENTO INICIAL
4. REPETINDO COM DIFERENTES COMPRIMENTOS
Repita os passos 1 e 2 para ensaiar os quatro corpos de prova de cobre. Siga
para a seção “Avaliação de Resultados”, neste roteiro, e responda de acordo
com o que foi observado nos experimentos.
5. SEGURANÇA
O experimento foi concebido para não trazer riscos físicos ao aluno. Mas, como temos componentes envolvidos no ensaio que estarão em temperaturas elevadas, recomenda-se extrema cautela em não encostar em equipamentos e instrumentos que não tenham sido indicados no roteiro, a fim de minimizar os riscos de queimadura. Neste experimento recomenda-se o uso de jaleco e luvas térmicas quando necessário.
6. CENÁRIO
O aluno irá encontrar sobre a bancada a base de ensaio, os corpos de prova cilíndricos, o sistema de medida com relógio comparador, um termômetro e o sistema de aquecimento como pode ser visto na imagem abaixo:
7. AVALIANDO OS RESULTADOS
PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento.
Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada
material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 =
PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
 PARTE I - DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
1. Anote na Tabela 1 os valores obtidos durante a primeira parte do experimento.
Utilize a equação 1 para calcular o coeficiente de dilatação linear α de cada
material, lembrando que o comprimento inicial dos corpos de prova é L0 = 500 mm.
	MATERIAL
	T0 
	ΔL (mm)
	T (°C)
	ΔT(°C)
	α (°-1)
	COBRE
	24,9
	0,86
	97,2
	72,3
	2,38*10-3
	LATÃO
	24,9
	0,69
	97,2
	72,4
	1,91*10-3
	AÇO
	24,9
	0,40
	97,2
	72,2
	1,11*10-3
2. Pesquise na internet o valor do coeficiente de dilatação de cada material e compare com o cálculo. Justifique eventuais diferenças.
	MATERIAL
	α [ K-¹ Ou ( °C) ˉ¹
	Latão
	2,0*10ˉ5
	Cobre
	1,7*10ˉ5
	 Aço
	1,2*10ˉ5
PARTE II: VARIAÇÃO NO COMPRIMENTO FINAL DE UM TUBO METÁLICO EM FUNÇÃO DO SEU COMPTRIMENTO INICIAL
1. Anote na tabela 2 os valores obtidos durante a segunda parte do experimento.
	L₀ (mm)
	T₀ (°C)
	ΔL (mm)
	T (°C)
	ΔT (°C)
	500
	25,2
	0,62
	96
	70,8
	400
	24,5
	0,50
	95,8
	71,3
	300
	24,6
	0,36
	98,9
	71,1
	350
	24,3
	0,42
	95,7
	73,6
2. Construa o gráfico variação do comprimento ΔL x comprimento L₀ e determine seu coeficiente angular.
0,62
 0,50
 
 0,42
 0,36
500 400 300 350
3. Determine o coeficiente angular do gráfico ΔL x L₀ e explique o que ele representa.
R; Indo pela fórmula onde ΔL é igual a o coeficiente linear X o comprimento inicial X a variação do tempo temos que a variação do comprimento dividido pelo comprimento inicial temos o coeficiente linear vezes a variação da temperatura.
 ΔL/L₀=α*ΔT.
4. Com base nos seus conhecimentos, verifique a validade da afirmação “A variação no comprimento de um material, para uma mesma variação de temperatura, é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial.”
R; A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial e também depende do material que constitui, ou seja, afirmação acima verdadeira.
PRÉ-TESTE
1) Qual a relação entre a dilatação linear e a temperatura?
R; 
c) Diretamente Proporcional.
Os corpos se dilatam ao serem submetidos a um aumento de temperatura, indicando uma relação direta de proporcionalidade.
2) O coeficiente de dilatação linear é uma característica do(a):
R; 
b) material;
Cada Material possui o próprio Coeficiente de Dilatação Térmica Linear.
3) Duas barras de mesmo comprimento e materiais diferentes sofrem uma mesma variação de temperatura. Considerando que uma barra é feita de silício (∝ =2,6 x 10-6 °C-1) e outra de aço (∝ =14 x 10-6 °C -1), qual delas sofrerá maior dilatação?
R; 
b) A barra de aço;
O coeficiente de dilatação térmica do aço é maior e, portanto, ela apresentará maior dilatação do que a barra de silício.
4) Qual das opções abaixo expressa uma grandeza que não interfere na dilatação térmica sofrida pelos sólidos?
R; c) Tempo em que o sólido fica exposto à fonte de calor.
Embora o tempo possa afetar a dilatação inicial, até que o corpo atinja a temperatura de equilíbrio, ele não possui relação com a dilatação dos corpos após o equilíbrio térmico.
5) Suponha uma barra de aço sendo aquecida de uma temperatura T0 = 20 °C até uma temperatura Tf= 100 °C. Suponha ainda que ao se medir a dilatação total decorrente da variação térmica, obteve-se um valor de 100mm. Pergunta-se: o que irá ocorrer com a barra quando ela for resfriada até a temperatura inicial de 20 °C?
R; Ela irá se contrair de 100mm;
A barra irá sofrer uma variação negativa de temperatura, e, portanto, irá se contrair.
PÓS-TESTE
1) Com base nos resultados experimentais obtidos, qual dos corpos de prova (Cobre, latão e aço) se dilatou mais?
R; 
c) Corpo de prova de latão.
O latão possui maior coeficiente de dilatação térmica dos materiais deste experimento e, portanto, se dilatou mais.
2) Ao se submeter duas barras redondas feitas demateriais diferentes e comprimentos iguais a uma variação térmica de 80°C, qual das barras deverá se dilatar mais?
R; 
a) A que possui maior coeficiente de dilatação térmica;
A dilatação térmica é diretamente proporcional ao coeficiente de dilatação térmica linear do material.
3) Em barras feitas com o mesmo material e sujeitas a mesma taxa de aquecimento, quanto maior o comprimento:
R; 
b) maior será sua dilatação final;
A variação no comprimento da barra é diretamente proporcional ao seu comprimento, tendo em vista que o material de composição das barras é o mesmo.
4) O Relógio comparador é utilizado no experimento para:
R; c) medir a dilatação do corpo de prova.
Para medir a dilatação térmica do corpo de prova usa-se o relógio comparador.
5) Qual a unidade de medida do coeficiente de dilatação térmica?
R; a °C-1;
 A unidade de medida do coeficiente de dilatação térmica é o °C-1.
 CONCLUSÃO 
 Ao buscar dados para a dilatação ou contração dos materiais, é 
 necessário informações como a temperatura, as propriedades 
 Iniciais do material incluindo também o coeficiente de dilatação
 linear e de dilatação que irá resultar na expansão do recurso.
     
#
;    
#
