Relatório Dilatação - Física Experimental

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS INSTITUTO DE FÍSICA E MATEMÁTICA - IFM
Física Básica Experimental I
JULIANO GIUSTI
Dilatação Linear
21/05/2019
Sumário
INTRODUÇÃO
Assim como nos gases, ao ser exposto a uma variação de temperatura, corpos sólidos e líquidos sofrem variação nas suas dimensões devido a mudança de agitação de suas moléculas, esse fenômeno é chamado de dilatação térmica. Nesse experimento foi considerada apenas a dilatação linear, ou seja, a variação do seu comprimento.
A dilatação está presente no dia-a-dia de todos e é de suma importância na área da engenharia civil, uma vez que os materiais de construção sofrem variação no seu tamanho de acordo com ambiente que estão submetidos, isso é facilmente observado nas juntas de dilatação de uma construção.
DESENVOLVIMENTO
Fundamentação Teórica
O calculo da dilatação é muito simples, ele compreende a variação de tamanho que o objeto teve como mostra a figura abaixo:
A principal fórmula que faremos uso é a seguinte:
L = Lo*α*ΔT
Onde:
	L= Comprimento Final (m)
	Lo= Comprimento Inicial (m)
	α= Coeficiente de Dilatação Linear (1/cº)
	ΔT= Variação da temperatura (cº)
Adicionalmente, temos que:
			ΔT = Tf - To	e	ΔL= L - Lo
Onde:
	ΔT= Variação de Temperatura (cº)
	Tf= Temperatura Final (cº)
	To= Temperatura Inicial (cº)
	ΔL= Variação de Comprimento (m)
Procedimentos Experimentais
Os materiais utilizados foram:
Dilatômetro com medidor de dilatação
Corpo de prova (latão)
Corpo de prova (cobre) -- nosso corpo
Corpo de prova indeterminado (corpo x)
Medidor de temperatura (termopar e termômetro)
Calorímetro
Conexões de entrada e saída de vapor
Procedimento:
	Inicialmente, foram tiradas as medidas de temperatura inicial e comprimento inicial da barra, na sequência, a barra de cobre foi ajustada no dilatômetro para que fosse medida sua dilatação, então foi colocada água no calorímetro que servia como fonte de calor para que ela fosse esquentada até virar vapor. Esse vapor foi conduzido pelo meio do corpo de prova (cilindro oco) até chegar na conexão de saída de vapor, onde se encontrava o medidor de temperatura. Ao chegar na temperatura máxima e final, foi medida a dilatação linear da barra.
	Esse procedimento deveria ser repetido para as outras duas barras recebidas, mas devido à falta de tempo, serão utilizados resultados encontrados pelos colegas.
Análises dos Resultados
A tabela abaixo relaciona os resultados achados com os diferentes corpos de prova:
	Corpo de Prova
	Temp. Inicial
	Temp. Final
	Comprimento Inicial (Lo)
	Comprimento Final (L)
	ΔL
	Cobre
	15ºc
	96ºc
	488,5 mm
	489 mm
	0,5mm
	Latão
	15ºc
	95ºc
	493 mm
	493,723mm
	0,723mm
	Indeterminado
	19ºc
	100ºc
	410 mm
	410,41mm
	0,41mm
Perguntas:
Demonstre que a equação ΔL = Lo α*ΔT pode ser escrita da forma L=Lo(1+ΔT);
ΔL = L - Lo	
	L - Lo = Lo*α*ΔT -> L = Lo*α*ΔT + Lo; (aplica-se fator comum)
          L=Lo(1 + ΔT);
Explique cada termo da equação que foi obtida acima
	L= Comprimento final
	Lo= Comprimento Inicial
	ΔT= Variação de temperatura
Obtenha as expressões para determinar os coeficientes de dilatação linear para cada um dos corpos de prova
	α= 
Quais as unidades do coeficiente de dilatação linear no sistema internacional?
α= m/m*cº -> unidade = 1/cº	
 
Calcule o erro percentual dos coeficientes conhecidos obtidos no experimento, considere αcobre = 17x10^-6/ºc e αlatão= 19*10^-6/ºc
α Cobre experimental = = = 12,64x10^-6
Erro % α Cobre = = 0,256 = 25,6%
α Latão experimental = = = 18,33x10^-6
Erro % α Latão = = 0,035 = 3,5%
Com base nos seus resultados para o corpo X, e através dos valores acima, de que material o corpo X deve ser feito? Compare o valor obtido para alfa x com algum elemento q mais se aproxime desse valor
α Corpo X experimental = = = 12,34x10^-6
O valor se aproxima do coeficiente do Aço que é = 1,2 x 10^-5
Discuta suas conclusões
Os valores experimentais chegaram bem perto dos valores teóricos, principalmente o coeficiente do latão e do suposto aço. 
CONCLUSÕES
É notável que houveram erros causados tanto pela imprecisão dos equipamentos utilizados, quanto pelos experimentadores, principalmente no corpo de cobre. Mesmo assim é possível identificar como a temperatura e o principalmente o coeficiente de dilatação impactam diretamente na dilatação linear. 
Ao ver o erro percentual, principalmente do corpo de prova de Latão e do suposto aço, é possível afirmar que os resultados experimentais saíram como o planejado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física. Vol I e II. 9. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2014.
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