Relatório Física Experimental - Dilatação Térmica

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Universidade Federal do Ceará
Campus Russas
Curso de Engenharia Mecânica
Relatório de Física Experimental
Prática 08: Dilatação Térmica
Aluno: Lucas Felipe Aguiar Maia
Curso: Eng. Mecânica 2017.1 
Professor: Dr. Anderson Cunha - Tec. Lab. Roniere
Disciplina: Física Experimental para Engenharia 
Turma: 07A - Matrícula: 402 783
Russas - Ceará
2017
Objetivos
Determinar o coeficiente de dilatação linear dos sólidos
Material Utilizado
Dilatômetro;
Relógio comparador;
Termômetro;
Fogareiro elétrico;
Tubos ocos de: aço, latão e alumínio;
Kitasato;
Fita métrica.
Procedimento Experimental
Passo 1 - Monte a experiência conforme indica a Figura 1. Tomando as seguintes precauções:
Suspenda o tubo escolhido nas hastes de sustentação do dilatômetro;
Fixe o tubo na haste próxima à entrada de vapor de água e deixe a outra extremidade livre.
Fixe o relógio comparador na terceira haste de modo que o mesmo toque a extremidade fechada do tubo oco. Lembre-se de zerar o relógio comparador antes de iniciar o aquecimento.
Posicione a saída lateral do tubo inclinada para baixo. Isso facilitará a saída de água que eventualmente venha a se condensar dentro do tubo.
Passo 2 - Meça o comprimento L0, à temperatura ambiente, da porção do tubo considerada na dilatação (comprimento do tubo entre o ponto de apoio fixo e a extremidade fechada que toca o relógio comparador). Anote na Tabela 1.
Passo 3 - Anote a temperatura inicial, t (temperatura ambiente).
Passo 4 - Quando o ponteiro estacionar e estiver saindo vapor pela saída lateral do tubo oco, anote a temperatura final, t’ (temperatura do vapor d’agua) e a medida da dilatação, DL (medida do relógio comparador).
Passo 5 - Repita o procedimento para os outros tubos. Tenha cuidado ao tocar as amostras, pois a temperatura pode estar elevada e provocar queimaduras.
Passo 6 - Indique na Tabela 1 as unidades de medidas utilizadas.
Passo 7 - Determine o coeficiente de dilatação linear, de cada material fornecido.
	MATERIAL
	L0 (mm)
	T(°C)
	T'(°C)
	A(°C-1 )
	DL
	AÇO
	518
	26,2
	98,5
	1,23x10^-3
	46
	LATÃO
	518
	26,2
	98,7
	1,88x10^-3
	70,5
	ALUMÍNIO
	518
	26,2
	98,5
	2,24x10^-3
	89
Tabela 1. Resultados experimentais para R1.
Passo 8 - Observe o comportamento de uma lâmina bi metálica de modo a responder a questão 2. O professor deverá demonstrar seu funcionamento.
Questionário
Compare o coeficiente de dilatação linear encontrado experimentalmente para cada material fornecido com os respectivos valores da literatura.
Resposta: Notamos uma boa aproximação dos valores obtidos no experimento para os valores da literatura.
	MATERIAL
	A(°C-1 ) LITERATURA
	A(°C-1 ) EXPERIMENTAL
	AÇO
	1,2x10^-5
	1,23x10^-3
	LATÃO
	1,8x10^-5
	1,88x10^-3
	ALUMÍNIO
	2,4x10^-5
	2,24x10^-3
Uma lâmina bi metálica consiste de duas tiras metálicas rebitadas e é utilizada como elemento de controle em um termostato comum. Explique como ela funciona. Uma pequena esfera metálica pode atravessar uma anel metálico. Entretanto, aquecendo a esfera, ela não conseguirá mais atravessar o anel. O que aconteceria se aquecêssemos o anel e não a esfera?
Resposta: I- Os dois metais que constituem a lâmina tem coeficientes de dilatação linear diferentes, dessa forma, quando a temperatura varia, a lâmina encurva, uma vez que um metal se dilata mais que o outro. Assim, para que eles se mantenham unidos, eles se encurvam. No termostato, ela funciona para abrir e fechar o circuito, ou seja, quando a temperatura aumenta, a lâmina se curva, abrindo(desligando) o circuito. Quando a temperatura diminui, a lâmina volta ao seu estado inicial, fechando(ligando) o circuito.
Resposta: II- Ao aquecermos o anel, ele se dilataria, aumentando o seu diâmetro, assim, a esfera atravessaria o anel metálico com uma maior facilidade do que na temperatura inicial.
 
Explique o que ocorre ao período de um relógio de pêndulo com o aumento da temperatura. Ele passa a adiantar, atrasar ou permanece marcando as horas corretamente?
Resposta: Quando aumentamos a temperatura, a haste do pêndulo se dilata, ou seja, ocorre um aumento do comprimento (L). Assim, como vimos na prática do pêndulo simples e de acordo com a equação do período T = 2 π √(L/g), à medida que L aumenta, aumenta-se o período de oscilação do pêndulo, ou seja, o pêndulo irá ter um atraso.
A figura mostra duas barras metálicas presas por uma das extremidades a uma mesma parede. A temperatura inicial das barras é t, e seus comprimentos iniciais obedecem à relação, L1 = 2L2. Qual a relação entre os coeficientes de dilatação linear, a1 e a2, para que d não varie com a temperatura?
Resposta: 
ΔL = α L0ΔT
L1=L0(1 + α1∆T )
Sabendo que L1=2L2, temos:
2L2=2L0(1 + α2∆T )
Igualando as duas e eliminando os termos semelhantes, temos:
2L0(1 + α2ΔT )=L0(1 + α1∆T )
α1= 2α2
 Um orifício circular numa lâmina de alumínio tem diâmetro de 28,7 cm a 0°C. Qual o seu diâmetro quando a temperatura da lâmina alcançar 100°C?(a = 23 x 10-6 °C-1 )
Resposta: 
ΔL = α L0ΔT
ΔL = 23 x 10-6 x 28,7 x 100 = 0,066 cm
DF = 28,7 + 0,066 = 28,766 cm.
Conclusão
Após a realização dessa prática, percebe-se o quão é importante o estudo da dilatação de determinado material, uma vez que estes estão presentes na grande parte das construções, meios de transporte e na nos meios de comunicação, como o aço, alumínio, fios de cobre entre outros. Vimos que o principal fator para dilatação dos sólidos é a variação temperatura, o que grande parte dessa variação advém dos raios solares e do atrito entre materiais, também aprendemos a determinar o coeficiente de dilatação de alguns materiais e que cada material tem um coeficiente de dilatação diferente.
Referências
Manual Dilatação Linear 2017.pdf - Física Experimental – UFC – Campus Russas – Prof. Dr. Anderson Cunha
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php 
https://www.todamateria.com.br/dilatacao-linear/ 
Acesso em 14/06/2017 ás 20:09 Horas.