Relatório 6

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UERJ – Universidade do Estado do Rio de Janeiro
FAT – Faculdade de Tecnologia de Resende
Física Experimental II 
Professoras: Fernanda Deus da Silva e Silvânia A. Carvalho 
Equipe: 
Beatriz Azevedo Almeida de Araújo - 201520533111
Bruna Trintin Alves da Costa - 201520532811
Kazuyuki Oba Matsumoto - 201510157811
DILATAÇÃO LINEAR DOS SÓLIDOS
RESENDE, 26 DE JUNHO DE 2017
RESUMO
A prática consistiu na determinação do coeficiente de dilatação linear, , de hastes metálicas de diferentes materiais. Para isso, foi utilizado um aparato que possuía um suporte para a haste metálica acoplado a um dilatômetro, um dispositivo que aquecia a água para transferir o calor por uma mangueira e aquecer a haste, e, para medir a temperatura, um termômetro. 
Inicialmente zerando o dilatômetro, foi medida a dilatação das hastes após certo tempo e, em seguida, a temperatura do vapor de água que saía para descobrir sua variação em relação ao ambiente. Com essas informações é possível encontrar os coeficientes de dilatação linear das hastes e descobrir os materiais de que são feitos.
INTRODUÇÃO
A maioria dos materiais, sejam sólidos, líquidos ou gasosos, sofrem deformações em suas dimensões dependendo da variação de temperatura, ou seja, dilatam-se com o aumento da temperatura e contraem-se quando sua temperatura é diminuída, o estudo desses efeitos da variação, especialmente a dilatação, é de muita importância na vida diária. 
Por exemplo, os espaçamentos nos blocos de concreto das ruas, nos trilhos do trem ou em algumas pontes são necessários por causa da dilatação que os materiais sofrem. Outros exemplos são os fios de telefone ou luz, que quando expostos ao sol variam suas temperaturas consideravelmente, fazendo com que o fio se estenda causando um envergamento maior, a mesma coisa acontece com o fio de cabelo quando se utiliza a "chapinha" para alisá-lo. Também é possível utilizar o efeito do aumento da temperatura para abrir tampas de vidros de conserva, aquecendo-os de alguma forma.
Os corpos não se dilatam da mesma maneira, a dilatação é proporcional ao aumento de temperatura, mas não é a mesma para diferentes materiais, uma vez que cada material tem seu coeficiente de dilatação característico. 
TEORIA
A dilatação de um corpo pode ocorrer em todas as dimensões, nos corpos sólidos a dilatação pode ser linear, superficial ou volumétrica. A prática aborda a dilatação linear, que ocorre quando o corpo tem expansão em uma dimensão. 
Supondo uma barra de comprimento “L”, sua dilatação depende essencialmente de três fatores: do material de que é feita essa barra, através dela é possível conhecer seu coeficiente de dilatação característico; da variação de temperatura sofrida por essa barra; e de seu comprimento inicial. 
Onde: 
 é a variação de comprimento do fio, ou seja, é a dilatação linear.
 é o coeficiente de dilatação linear, que é uma característica da substância; seu valor muda com o material e sua unidade de medida é o grau Celsius recíproco (
 é o comprimento inicial.
 é a variação de temperatura ( = Tf - Ti), sua unidade é o grau Celsius .
Apesar do foco da prática ser o estudo da dilatação linear, uma única dimensão, a equação acima também é válida para as outras duas dimensões. Além disso, a equação só é válida para uma variação de temperatura limitada, caso seja grande, deve-se considerar: 
onde é o comprimento do material a e os coeficientes são determinados experimentalmente. 
DADOS EXPERIMENTAIS
O comprimento das três hastes foi medido com o auxílio de uma trena, para encontrar a dilatação de cada haste foi utilizado o aparato com o dilatômetro e para a variação de temperatura, o termômetro. Antes do experimento, a temperatura do ambiente foi medida e considerada a temperatura inicial das hastes . O experimento foi realizado com uma haste por vez. 
O objetivo é que com os dados experimentais abaixo seja possível identificar o material de cada haste através dos coeficientes de dilatação encontrados. Para isso, deve-se considerar alguns valores de 
Tabela 1. Medidas obtidas durante a prática. 
	
	
	
	
	Haste 1
	554,0
	0,810
	55,0
	Haste 2
	550,0
	0,600
	56,0
	Haste 3
	551,0
	0,650
	59,0
CÁLCULOS
Determinação do coeficiente de dilatação linear utilizando a equação (1):
Haste 1:
 
Haste 2:
 
Haste 3:
 
ANÁLISE DE DADOS
Utilizando os dados da tabela 1, pudemos calcular o coeficiente de dilatação linear das hastes, mas não fomos capazes de identificar o material de cada haste, uma vez que os valores dos coeficientes encontrados foram muito distantes dos coeficientes teóricos. 
Podemos dizer que o resultado foi inconclusivo, acreditamos que, além de qualquer erro associado às medidas, como leitura dos instrumentos ou uso do aparato, a principal razão para explicar esse resultado é que o experimento deveria ser feito em mais tempo até que toda a temperatura da haste estivesse em equilíbrio. 
CONCLUSÃO
Uma vez que não foi possível associar os valores do coeficiente de dilatação de cada haste utilizada durante o experimento com o coeficiente de dilatação tabelado dos materiais dados no roteiro, o experimento não foi satisfatório, porque o objetivo do experimento não foi realizado. Provavelmente essa discrepância entre os valores deve ser dada pelo uso errado do aparato, visto que deveria ser levado mais tempo para que a haste entrasse em equilíbrio térmico, pois dessa forma poderia ser feita a leitura correta da temperatura.
BIBLIOGRAFIA 
- Informações adaptadas da Prática 06: "Dilatação linear dos sólidos" - UERJ/FAT - Câmpus Resende.
- “http://www.if.ufrgs.br/~leila/dilata.htm”, UFRGS. Acesso em 20/06/2017.