Física 2 (2)-052-054

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Capítulo 250
Exercícios de Aprofundamento
Exercícios de Reforço
67. (Mackenzie-SP) Diz um ditado popular: “A natu-
reza é sábia”. De fato! Ao observarmos os diversos 
fenômenos da natureza, ficamos encantados com 
muitos pormenores, sem os quais não poderíamos 
ter vida na face da Terra, conforme a conhece-
mos. Um desses pormenores, de extrema impor-
tância, é o comportamento anômalo da água, 
no estado líquido, durante seu aquecimento ou 
resfriamento sob pressão normal. Se não existisse 
tal comportamento, a vida subaquática nos lagos 
e rios, principalmente das regiões mais frias de 
nosso planeta, não seria possível.
gelo a 0 °C
água a 0 °C
1 °C
2 °C
3 °C
4 °C
Dos gráficos a seguir, o que melhor representa 
esse comportamento anômalo é:
a) 
4 temperatura (°C)0
 v
o
lu
m
e
 (
cm
3
)
b) 
4 temperatura (°C)0
 v
o
lu
m
e
 (
cm
3
)
c) 
14,5 temperatura (°C)0 15,5
 v
o
lu
m
e
 (
cm
3
)
d) 
14,5 temperatura (°C)0
 v
o
lu
m
e
 (
cm
3
)
e) 
14,5 temperatura (°C)0
 v
o
lu
m
e
 (
cm
3
)
68. (Unirio-RJ) Um industrial propôs construir ter-
mômetros comuns de vidro, para medir tempera-
turas ambientes entre 1 °C e 40 °C, substituindo 
o mercúrio por água destilada. Cristovo, um 
físico, opôs-se, justificando que as leituras no 
termômetro não seriam confiáveis, porque
a) a perda de calor por radiação é grande.
b) o coeficiente de dilatação da água é constan-
te no intervalo de 0 °C a 100 °C.
c) o coeficiente de dilatação da água entre 0 °C 
e 4 °C é negativo.
d) o calor específico do vidro é maior que o da 
água.
e) há necessidade de um tubo capilar de altura 
aproximadamente 13 vezes maior que a exigi-
da pelo mercúrio.
69. (UF-RS) A expressão “dilatação anômala da água” 
refere-se ao fato de uma determinada massa de 
água, a pressão constante:
a) possuir volume máximo a 4 °C.
b) aumentar sua massa específica quando sua 
temperatura aumenta de 0 °C para 4 °C.
c) aumentar de volume quando sua temperatura 
aumenta de 0 °C para 4 °C.
d) reduzir de volume quando sua temperatura 
aumenta a partir de 4 °C.
e) possuir uma massa específica constante acima 
de 4 °C.
70. (ITA-SP) O vidro pyrex apresenta maior resistên-
cia ao choque térmico do que o vidro comum 
porque
a) possui alto coeficiente de rigidez.
b) tem baixo coeficiente de dilatação térmica.
c) tem alto coeficiente de dilatação térmica.
d) tem alto calor específico.
e) é mais maleável que o vidro comum.
L
U
Iz
 A
U
G
U
S
t
O
 r
Ib
E
Ir
O
Capítulo 250
Dilatação térmica 51
71. (Aman-SP) Uma barra de metal de comprimento 
L
0
 a 0 °C sofre um aumento de 
L0
1 000
, quando 
aquecida a 100 °C. O coeficiente de dilatação 
superficial médio do metal vale:
a) 2 · 10–1 °C–1 
b) 1 · 10–4 °C–1 
c) 2 · 10–8 °C–1
d) 2 · 10–5 °C–1
e) 1 · 10–5 °C–1
72. (OBF) Em um experimento no laboratório, um 
estudante observa o processo de dilatação linear 
de uma vara de metal com coeficiente linear de 
dilatação α. O gráfico obtido no experimento é 
mostrado a seguir, com o comprimento da vara 
L em milímetros e a temperatura T em graus 
Celsius. A vara é constituída de que material?
85 T (˚C)7565554535
1,000
0
1,001
L (103 mm)
a) chumbo (α = 27 · 10–6 °C–1)
b) zinco (α = 26 · 10–6 °C–1)
c) alumínio (α = 22 · 10–6 °C–1)
d) cobre (α = 17 · 10–6 °C–1)
e) ferro (α = 12 · 10–6 °C–1)
73. (UEL-PR) Um relógio é acionado por um pêndulo 
simples constituído por um corpúsculo preso a 
um longo fio de alumínio. Desejando atrasar o 
relógio, alguns alunos levantaram as três possi-
bilidades apresentadas a seguir.
I. Aquecer o fio de alumínio.
II. Aumentar a massa do corpúsculo preso ao 
fio.
III. Resfriar o fio de alumínio.
Dentre as possibilidades I, II e III, o atraso do 
relógio seria conseguido:
a) com a I e a II.
b) somente com a II.
c) somente com a III.
d) somente com a I.
e) com a II e a III.
74. Um relógio com pêndulo metálico simples fun-
cionará corretamente quando a temperatura 
ambiente for 25 °C. Nessa temperatura, o período 
de oscilação é T
0
. 
12
1
2
3
4
567
8
9
10
11
L
Sabendo-se que a haste pendular apresenta coe-
ficiente linear de dilatação térmica igual a α, 
então, na temperatura de 35 °C, o novo período 
T vale:
a) T = T
0
 1 + 10α d) T = T
0
 
1
1 – 10α
b) T = T
0
 1 – 10α e) T = T
0
 
1
1 + 10α
c) T = T
0
 1 + 10α
g
75. (OBF) Uma armação cúbica de arestas de compri-
mento L
0
, feitas com arame cilíndrico muito fino 
de coeficiente de dilatação linear α, constante, 
inicialmente a uma temperatura T
0
 é aquecida a 
uma temperatura final T. Admitindo-se que α e 
(T – T
0
) possuem ordens de gran-
deza respectivas de 104 e 102, 
determine a ordem de grandeza 
das variações de área das faces 
e volume do cubo em questão. 
Adote L
0
 = 1 cm.
76. As rodas de uma locomotiva são discos metáli-
cos e feitos de um material cujo coeficiente e 
dilatação linear é 20 · 10–6 °C–1. Quando essa 
locomotiva faz certo percurso, com as rodas à 
temperatura de 50 °C, cada uma delas realiza 
40 000 voltas completas. Se as rodas da locomo-
tiva estivessem à temperatura de 0 °C, o número 
de voltas inteiras que cada uma daria, quando a 
locomotiva realizar esse mesmo percurso, seria
a) 40 030 c) 40 050 e) 40 070
b) 40 040 d) 40 060
77. (ITA-SP) Um disco de ebonite tem um orifício 
circular de diâmetro 1 cm, localizado em seu 
centro. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação 
superficial da ebonite é igual a 160 · 10–6 °C–1, 
pode-se afirmar que a área do orifício, quando a 
temperatura do disco varia de 10 °C para 100 °C:
a) diminui de 36π · 10–4 cm2.
b) aumenta de 144π · 10–4 cm2.
c) aumenta de 36π · 10–4 cm2.
d) diminui de 144π · 10–4 cm2.
e) permanece inalterável.
z
A
P
t
L
U
Iz
 A
U
G
U
S
t
O
 r
Ib
E
Ir
O
Dilatação térmica 51
Capítulo 252
78. Três anéis de materiais diferentes estão encaixa-
dos como mostra a figura. 
1
2
3
Essa peça faz parte de uma máquina muito usada 
numa indústria e o engenheiro de manutenção ao 
avaliá-la notou que o anel 2 estava desgastando- 
se e havia necessidade de trocá-lo. Como retirar 
o anel 2 sem destruir nenhum dos anéis 1 e 3?
Considere desprezíveis as espessuras dos anéis 
em relação aos respectivos diâmetros.
a) Aquecendo-se a peça eles vão se soltar, pois 
os materiais são diferentes.
b) Se o coeficiente de dilatação linear do anel 2 
for superior ao do 1 e do 3, basta aquecer a 
peça que eles se soltarão.
c) Se o coeficiente de dilatação linear do anel 2 
for inferior ao do 1 e do 3, basta aquecer a 
peça que eles se soltarão.
d) Se os coeficientes de dilatação linear forem 
tais que α1 < α2 < α3, então por aquecimen-
to os anéis se soltarão.
e) Se os coeficientes de dilatação linear forem 
tais que α1 < α2 < α3, então por resfriamento 
os anéis se soltarão.
79. Em uma roda de madeira de diâmetro 100 cm, é 
necessário adaptar um anel de ferro, cujo diâme-
tro é 5 mm menor que o diâmetro de roda. Em 
quantos graus é necessário elevar a temperatura 
do anel? O coeficiente de dilatação linear do ferro 
é α1 = 12 · 10
–6 °C–1.
80. À temperatura t1 a altura da coluna de mercúrio, 
medida em uma escala de latão, é igual a H1. Qual 
é a altura H0 que terá a coluna de mercúrio para 
t = 0 ºC? O coeficiente de dilatação linear do 
latão é α e o coeficiente de expansão volumétrica 
do mercúrio é β.
81. (ITA-SP) Um bulbo de vidro cujo coeficiente 
de dilatação linear é 3 · 10–8 °C–1 está ligado a 
um capilar do mesmo material. À temperatura 
de –10,0 ºC a área de secção do capilar é 3,0 · 
· 10–1 cm2 e todo o mercúrio, cujo coeficiente de 
dilatação volumétrico é 180 · 10–6 °C–1, ocupa o 
volume total do bulbo, que a esta temperatura é 
0,500 cm3. O comprimento da coluna de mercúrio 
a 90,0 °C será:
a) 270 mm d) 300 mm
b) 257 mm e) 540 mm
c) 285 mm
82. (U. F. São Carlos-SP) Durante um inverno rigoroso 
no hemisférico norte, um pequeno lago teve sua 
superfície congelada, conforme ilustra a figura.
a) Considerandoo gráfico do volume da água em 
função de sua temperatura, explique por que 
somente a superfície se congelou, continuan-
do o resto da água do lago em estado líquido.
v
o
lu
m
e
 d
a
 á
g
u
a
 (
cm
3
)
1000.25
1000.20
1000.15
1000.10
1000.05
1000.00
0 2 4 6 8 10
temperatura (ºC)
b) Um biólogo deseja monitorar o pH e a 
temperatura desse lago e, para tanto, uti-
liza um sensor automático, específico para 
ambientes aquáticos, com dimensões de 
10 cm × 10 cm × 10 cm. O sensor fica em 
equilíbrio, preso a um fio inextensível de 
massa desprezível, conforme ilustra a figu-
ra. Quando a água está à temperatura de 
20 °C, o fio apresenta uma tensão de 0,20 N. 
Calcule qual a nova tensão no fio quando a 
temperatura na região do sensor chega a 4 °C.
Dados:
•	 Considere a aceleração da gravidade na Terra 
como sendo 10 m/s2.
•	 Considere o sensor com uma densidade homo-
gênea.
•	 Considere a densidade da água a 20 °C como 
998 kg/m3 e a 4 °C como 1 000 kg/m3.
•	 Desconsidere a expansão/contração volumétri-
ca do sensor.
z
a
p
t
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L
u
iz
 a
u
g
u
s
t
o
 R
ib
e
iR
oar (–10 °C)
gelo (0 °C)
água (4 °C) sensor
Lago com a superfície congelada