dilatação física

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Fís. 
 
Professor: Leonardo Gomes 
Monitor: Arthur Vieira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Dilatação 
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RESUMO 
 
 
Dilatação: é a variação na dimensão de um corpo e depende do(a): 
0 , S0 e V0) 
θ) 
α, β e γ) 
 
 
 
Observações: 
1) ; 
2) Unidade usual de α, β e γ => ºC-1 (no SI usa-se o K-1); 
3) Uma chapa com orifício dilata-se como preenchida. 
 
Uma chapa inteira dilata-se por inteiro. Ao ser retirado um pedaço da chapa, este pedaço vai se dilatar. 
Então o espaço deixado pela retirada do pedaço vai aumentar como se fosse preenchido. 
 
EXERCÍCIOS 
 
1. Uma dona de casa resolveu fazer uma salada para o jantar, mas não conseguiu abrir o frasco de palmito, 
que tem tampa metálica. Porém, lembrando-se de suas aulas de Física, ela mergulhou a tampa da 
embalagem em água quente durante alguns segundos e percebeu que ela abriu facilmente. Isso 
provavelmente ocorreu porque: 
a) reduziu-se a força de coesão entre as moléculas do metal e do vidro; 
b) reduziu-se a pressão do ar no interior do recipiente; 
c) houve redução da tensão superficial existente entre o vidro e o metal; 
d) o coeficiente de dilatação do metal é maior que o do vidro; 
e) o coeficiente de dilatação do vidro é maior que o do metal. 
 
 
 
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2. Uma régua de alumínio tem comprimento de 200,0 cm a 20 °C. O valor, em centímetros, do seu 
comprimento a 60 °C é: 
Dado: coeficiente de dilatação linear do alumínio = 2,5 · 10 5 K 1 
a) 200 cm 
b) 200,2 cm 
c) 300,5 cm 
d) 202 cm 
e) 305 cm 
 
3. Certo material possui coeficiente de dilatação linear α. Uma barra fina deste metal, de comprimento 
L0, sofre uma dilatação para uma dada variação de temperatura ∆T. Para uma chapa quadrada fina de 
lado L0 e para um cubo também de lado L0, desse mesmo metal, se a variação de temperatura for 2∆T, 
o número de vezes que aumentou a variação da área e do volume, da chapa e do cubo, 
respectivamente, é: 
a) 4 e 6. 
b) 2 e 2. 
c) 2 e 6. 
d) 4 e 9. 
e) 2 e 8. 
 
4. Num laboratório, um grupo de alunos registrou o comprimento L de uma barra metálica, à medida que 
sua temperatura T aumenta, obtendo o gráfico abaixo: 
 
 
Pela análise do gráfico, o valor do coeficiente de dilatação do metal é 
 
5. 
 
O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas. 
 
 
 
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Para permitir a ocorrência do fato observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, 
o parafuso e a porca devem ser feitos, respectivamente, de 
a) aço e níquel. 
b) alumínio e chumbo. 
c) platina e chumbo. 
d) ouro e latão. 
e) cobre e bronze. 
 
6. As três placas de um mesmo material metálico, A,B e C, representadas na figura abaixo são submetidas 
a um mesmo aumento na temperatura. 
 
Assumindo que todas as placas inicialmente estejam em equilíbrio térmico entre si, o maior aumento 
na dimensão paralela ao eixo x e o maior aumento na área ocorrem, respectivamente, nas placas: 
a) A e B. 
b) A e C. 
c) B e A. 
d) C e B. 
e) C e A. 
 
7. Uma placa de alumínio com um furo circular no centro foi utilizada para testes 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. 
 
 
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8. Uma lâmina bimetálica é constituída de duas placas de materiais diferentes, M1 e M2, presas uma à outra. 
Essa lâmina pode ser utilizada como interruptor térmico para ligar ou desligar um circuito elétrico, 
como representado, esquematicamente, na figura I: 
 
Quando a temperatura das placas aumenta, elas dilatam-se e a lâmina curva-se, fechando o circuito 
elétrico, como mostrado na figura II. Esta tabela mostra o coeficiente de dilatação linear α de 
diferentes materiais: 
 
Considere que o material M1 é cobre e o outro, M2, deve ser escolhido entre os listados nessa tabela. 
Para que o circuito seja ligado com o menor aumento de temperatura, o material da lâmina M2 deve 
ser o: 
a) aço. 
b) alumínio. 
c) bronze. 
d) níquel. 
 
9. Uma chapa metálica de área 1 m², ao sofrer certo aquecimento, dilata de 0,36 mm². Com a mesma 
variação de temperatura, um cubo de mesmo material, com volume de 1 dm³, dilatará 
a) 0,72 mm³. 
b) 0,54 mm³. 
c) 0,36 mm³. 
d) 0,27 mm³. 
e) 0,18 mm³. 
 
10. O gráfico mostra a variação da área lateral de um cilindro metálico em função da temperatura, quando 
submetido a uma fonte de calor constante. O coeficiente de dilatação volumétrica média do material 
que constitui o cilindro é: 
 
 
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a) 60,0 . 10-6 ºC-1 
b) 120 . 10-6 ºC-1 
c) 180 . 10-6 ºC-1 
d) 240 . 10-6 ºC-1 
e) 300 . 10-6 ºC-1 
 
 
QUESTÃO CONTEXTO 
 
 
Em um laboratório de física é proposta uma experiência onde os alunos deverão construir um termômetro, o 
qual deverá ser constituído de um bulbo, um tubo muito fino e uniforme, ambos de vidro, além de álcool 
colorido, conforme a figura abaixo. O bulbo tem capacidade de 2,0 cm³, o tubo tem área de secção 
transversal de 1,0 . 10-2 cm² e comprimento de 25 cm. No momento da experiência, a temperatura no 
laboratório é 30ºC, e o bulbo é totalmente preenchido com álcool até a base do tubo. Sabendo-se que o 
coeficiente de dilatação do álcool é 11 . 10-4 ºC-1 e que o coeficiente de dilatação do vidro utilizado é 
desprezível comparado ao do álcool, a altura h, em cm, atingida pelo líquido no tubo, quando o termômetro 
for utilizado em um experimento a 80 ºC, é: 
a) 5,50 
b) 11,0 
c) 16,5 
d) 22,0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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GABARITO 
 
 
 
Exercícios 
 
1. d 
O coeficiente de dilatação do metal é maior que o do vidro. Ao ser mergulhada na água quente, a tampa de 
metal dilata mais do que o vidro, soltando-se. 
 
2. b 
 
 
3. b 
Para variações de temperatura ∆T e 2 ∆T, as variações da área e do volume são: 
 
4. e 
∆𝐿 = 𝐿0𝛼∆𝑇 → 𝛼 =
∆𝐿
𝐿0∆𝑇
=
801 − 800
800(110 − 100)
= 0,125. 10−4 = 1,25. 10−5℃−1 
 
5. c 
Quanto mais a porca se dilatar e quanto menos o parafuso se dilatar, menor será o aquecimento 
necessário para o desatarraxamento. Assim, dentre os materiais listados, o material do parafuso deve ser 
o de menor coeficiente de dilatação e o da porca, o de maior. Portanto, o parafuso deve ser de platina e 
a porca de chumbo. 
 
6. e 
A dilatação linear depende do comprimento inicial, do materiale da diferença de temperatura, portanto, 
como as placas são do mesmo material e sofrem a mesma variação de temperatura, a dilatação depende 
do comprimento na direção paralela ao eixo x, sendo assim as placas com maior comprimento em x, as 
placa A e C, terão maior dilatação neste eixo. E o maior aumento de área depende da maior área inicial, 
sendo a placa A a que terá maior dilatação superficial. Portanto, a resposta correta é a [E]. 
 
7. 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. 
 
 
 
 
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8. b 
Para que a lâmina se curve com o menor aumento de temperatura, a lâmina M2 deverá ter o maior 
coeficiente de dilatação (o alumínio). 
 
9. b 
 
10. c 
 
 
 
Questão Contexto 
b