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Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 1 de 7 1. (Pucrj 2004) A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão, no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria devido a uma variação de temperatura igual a 20 °C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica do trilho vale α = 1,2 x 10-5 por grau Celsius. a) 3,6 b) 2,4 c) 1,2 d) 1,2 x 10-3 e) 2,4 x 10-3 2. (Pucrj 2017) Uma placa de vidro possui as dimensões de 1,0 m 1,0 m 1,0 cm quando está à temperatura ambiente. Seu coeficiente de dilatação linear é 6 19 10 C . Se a placa sofrer uma variação de temperatura de 10 C, de quanto será a variação de volume da placa, em 3cm ? a) 117,3 10 b) 77,3 10 c) 39,0 10 d) 19,0 10 e) 2,7 3. (G1 - ifce 2016) Uma esfera de aço tem volume de 31.000 cm em uma temperatura de 20 C. Este material possui um coeficiente de dilatação linear médio de 5 11,2 10 C . A esfera é aquecida até 220 C. Nestas condições, a dilatação sofrida pela esfera após o aquecimento, em 3cm , é a) 3,6. b) 6,0. c) 4,8. d) 7,2. e) 2,4. 4. (Uern 2015) A tabela a seguir apresenta os coeficientes de dilatação linear de alguns metais: Metais Coeficiente de dilatação linear 1( C ) ferro 612 10 cobre 617 10 alumínio 622 10 zinco 626 10 Uma placa de metal de área 21m a 20 C é aquecida até atingir 100 C apresentando uma variação de 235,2cm em sua área. O metal que constitui essa placa é o a) ferro. b) cobre. Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 2 de 7 c) zinco. d) alumínio. 5. (Pucrs 2015) Num laboratório, um grupo de alunos registrou o comprimento L de uma barra metálica, à medida que sua temperatura T aumentava, obtendo o gráfico abaixo: Pela análise do gráfico, o valor do coeficiente de dilatação do metal é a) 5 11,05 10 C b) 5 11,14 10 C c) 5 11,18 10 C d) 5 11,22 10 C e) 5 11,25 10 C 6. (Pucmg 2016) Deseja-se passar uma esfera metálica através de um orifício localizado no centro de uma chapa metálica quadrada. O diâmetro da esfera é levemente maior que o diâmetro do furo. Para conseguir esse objetivo, o procedimento CORRETO é: a) aquecer igualmente a esfera e a chapa. b) resfriar apenas a chapa. c) resfriar igualmente a esfera e a chapa. d) aquecer a chapa. 7. (Ufjf-pism 2 2015) O gráfico abaixo mostra o comprimento de um bastão feito de um material desconhecido em função da temperatura. A 0 C o comprimento inicial do bastão é 200 mm. A tabela ao lado mostra os coeficientes de dilatação linear de alguns materiais. Material Coeficiente de dilatação linear (em 1C ) Latão 620 10 Vidro comum 68 10 Vidro pirex 65 10 Porcelana 63 10 Concreto 612 10 Com base nesses dados, responda o que se pede. a) De que material o bastão é feito? Justifique sua resposta com cálculos. b) Qual é o comprimento do bastão a uma temperatura de 210 C? 8. (Udesc 2016) Uma placa de alumínio com um furo circular no centro foi utilizada para testes Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 3 de 7 de dilatação térmica. Em um dos testes realizados, inseriu-se no furo da placa um cilindro maciço de aço. À temperatura ambiente, o cilindro ficou preso à placa, ajustando-se perfeitamente ao furo, conforme ilustra a figura abaixo. O valor do coeficiente de dilatação do alumínio é, aproximadamente, duas vezes o valor do coeficiente de dilatação térmica do aço. Aquecendo-se o conjunto a 200 C, é correto afirmar que: a) o cilindro de aço ficará ainda mais fixado à placa de alumínio, pois, o diâmetro do furo da placa diminuirá e o diâmetro do cilindro aumentará. b) o cilindro de aço soltar-se-á da placa de alumínio, pois, em decorrência do aumento de temperatura, o diâmetro do furo aumentará mais que o diâmetro do cilindro. c) não ocorrerá nenhuma mudança, pois, o conjunto foi submetido à mesma variação de temperatura. d) o cilindro soltar-se-á da placa porque sofrerá uma dilatação linear e, em função da conservação de massa, ocorrerá uma diminuição no diâmetro do cilindro. e) não é possível afirmar o que acontecerá, pois, as dimensões iniciais da placa e do cilindro são desconhecidas. 9. (Unesp 2015) Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica. De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é: a) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente. b) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A. c) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido. d) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente). e) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente). Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 4 de 7 10. (Fuvest 2014) Uma lâmina bimetálica de bronze e ferro, na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas extremidades, como visto na figura abaixo. Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais adequadamente representada pela figura: Note e adote: O coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é 5 11,2 10 C . O coeficiente de dilatação térmica linear do bronze é 5 11,8 10 C . Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme. a) b) c) d) e) 11. (Ufrj 2008) Um incêndio ocorreu no lado direito de um dos andares intermediários de um edifício construído com estrutura metálica, como ilustra a figura 1. Em consequência do incêndio, que ficou restrito ao lado direito, o edifício sofreu uma deformação, como ilustra a figura 2. Com base em conhecimentos de termologia, explique por que o edifício entorta para a esquerda e não para a direita. 12. (Ufla 2010) Duas barras metálicas A e B de um mesmo material e a uma mesma temperatura inicial têm comprimento L0A e L0B = 3 L0A. A seguir, varia‐se a temperatura da barra A de ΔTA, o que faz a barra A sofrer uma variação de dilatação ΔLA. Para que a barra B Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 5 de 7 sofra a mesma variação de comprimento da barra A, deve‐se variar a temperatura da barra B, ΔTB de a) 3 ΔTA b) A 1 T 3 c) ΔTA d) A 1 T 2 13. (Ufpe 2008) Em uma chapa metálica é feito um orifício circular do mesmo tamanho de uma moeda. O conjunto (chapa com a moeda no orifício), inicialmente a 25 °C, é levado a um forno e aquecido até 225 °C. Após o aquecimento, verifica-se que o orifício na chapa ficou maior do que a moeda. Dentre as afirmativas a seguir, indique a que está correta. a) O coeficiente de dilatação da moeda é maior do que o da chapa metálica. b) O coeficiente de dilatação da moeda é menor do que o da chapa metálica. c) O coeficiente de dilatação da moeda é igual ao da chapa metálica,mas o orifício se dilatou mais porque a chapa é maior que a moeda. d) O coeficiente de dilatação da moeda é igual ao da chapa metálica, mas o orifício se dilatou mais porque o seu interior é vazio. e) Nada se pode afirmar sobre os coeficientes de dilatação da moeda e da chapa, pois não é dado o tamanho inicial da chapa. Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 6 de 7 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] Aplicação direta de fórmula. 0 5100 1,2 10 20 0,024m 2,4cm Resposta da questão 2: [E] 2 2 4 3 0 0 6 4 3 0 V 10 10 1 V 10 cm V 3 V V 3 9 10 10 10 V 2,7 cmΔ α Δθ Δ Δ Resposta da questão 3: [D] Aplicando a expressão da dilatação volumétrica: 5 30 0V V V 3 1.000 3 1,2 10 220 20 V 7,2cm .Δ γΔθ α Δθ Δ Resposta da questão 4: [D] Sabendo que a dilatação superficial de uma placa é dada por oA A TΔ β Δ Na qual β é o coeficiente de dilatação superficial que é igual a 2 vezes o coeficiente de dilatação linear ( ).α Assim, o 4 4 6 1 A A T 35,2 10 1 2 80 35,2 10 160 22 10 C Δ β Δ α α α Desta fora, analisando a tabela fornecida, fica claro que a placa é feita de alumínio. Resposta da questão 5: [E] 4 0 0 5 1 L 801 800 1L L T 0,125 10 L T 800 110 100 80.000 1,25 10 C . ΔΔ αΔ α Δ α Resposta da questão 6: [D] Como a esfera é maior que o furo, podemos reduzir o tamanho da esfera e/ou aumentar o tamanho do furo. Para tanto, temos que resfriar a esfera e/ou aquecer a chapa, respectivamente. A única opção possível dentro das alternativas apresentadas é da letra [D]. Lista Básica de Dilatação – Professor Caio Gomes Página 7 de 7 Resposta da questão 7: a) Aplicando a expressão da dilatação linear para os dados mostrados no gráfico: 6 10 0 40 L 200,1 200,0 0,1L L T 5 10 C . L T 200 100 0 2 10 Δ αΔ α α Δ Consultando a tabela, conclui-se que o bastão é de vidro pirex. b) Aplicando novamente a expressão da dilatação linear: 60L L T L 200 200 5 10 210 0 L 0,21 200 L 200,21 mm. Δ α Δ Resposta da questão 8: [B] Como o coeficiente de dilatação do alumínio é maior que o coeficiente de dilatação do aço, logo o alumínio irá se dilatar mais que o aço. Resposta da questão 9: [E] Enchendo o copo A com água gelada ele sofre contração e mergulhando o copo B em água quente ele sofre dilatação, criando uma folga entre eles, possibilitando a separação. Resposta da questão 10: [D] Coeficiente de dilatação linear do bronze é maior que o do ferro, portanto a lâmina de bronze fica com comprimento maior, vergando como mostrado na alternativa [D]. Resposta da questão 11: Como um metal se dilata quando se aquece, a estrutura metálica do lado direito do prédio passa a ter um comprimento maior do que a estrutura metálica em seu lado esquerdo devido ao aquecimento provocado pelo incêndio que ocorreu no lado direito. Para que a altura do prédio medida em seu lado direito fique maior do que a medida pelo lado esquerdo, o prédio entortará necessariamente para o lado esquerdo, como indicado na figura 2. Resposta da questão 12: [B] LB = LA 0B B 0B A3 L T L T B A 1T T . 3 Resposta da questão 13: [B]
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