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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA RELATÓRIO DE FÍSICA II FEIRA DE SANTANA-BA AGOSTO DE 2011 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE FÍSICA DILATAÇÃO LINEAR ANDRESSA CERQUEIRA FLÁVIA SÍNTIA IVO HENRIQUE LEANDRA TELES LUCIMARA MARTINS QUENIA JULIANA FEIRA DE SANTANA-BA AGOSTO DE 2011 Objetivo Determinar o coeficiente de dilatação linear de duas barras metálicas. Introdução Teórica Um corpo sólido, submetido à ação do calor, apresenta alterações em suas dimensões à medida que a sua temperatura varia. É sabido que quando se fornece calor a um corpo a sua temperatura se eleva; o que provoca um aumento na intensidade da energia cinética de vibração de suas moléculas que conseqüentemente aumenta a distância média que estas se separam. Se tal corpo é um solido, aumentam as suas dimensões lineares (comprimento, largura e altura). A variação da dimensão linear de um corpo denomina-se dilatação linear. A dilatação linear é verificada experimentalmente e de fácil constatação e os fatores que influem em sua determinação são: Natureza do material Comprimento inicial Variação de temperatura Um exemplo aplicável e perceptível ao cotidiano está nos trilhos de um trem. É necessário que exista o espaço deixado entre os trilhos, pois caso não houvesse tal espaçamento os trilhos iriam se deformar e conseqüentemente a linha teria problemas, podendo ocorrer acidentes. Procedimento Experimental DADOS DA PRÁTICA BARRA Comprimento da barra (L) Dilatação sofrida pela barra (L) Temperatura Inicial (ºC) Temperatura Final (ºC) Barra 1 500mm 0,38mm 30º 96º Barra 2 500mm 0,53mm 30º 96º ------------------------500mm----------------------- TRATAMENTO DOS DADOS Sabendo que L é a variação de comprimento e a variação da temperatura, A partir dessas relações, podemos escrever: L = L * * , em que é constante e caracteriza o material que constitui a base, denominada coeficiente de dilatação linear. Unidade do coeficiente de dilatação linear (): Ou Substituindo pelas unidades de medida correspondentes, metros e graus Celsius, temos: = SUBSTÂNCIAS COEFICIENTE () Aço 12* Alumínio 24* Chumbo 29* Cobre 17* Ferro 12* Mercúrio 41* Prata 19* Se L = Lf - L e = f -, o comprimento final da barra é dado por: L = L * * Lf – L = L * (f - ) L = L * * Lf = L + L * (f - ) Cálculos: Transformando as medidas de comprimento em metros, teremos que: 1000mm 1m Assim: 500mm 0,5m 0,38mm 0,00038m 0,53mm 0,00053m Barra 1 Lf Comprimento final L Comprimento inicial (0,5m) L Variação do comprimento (0,00038m) Coeficiente de Dilatação Linear (1) Temperatura Inicial (30ºC) f Temperatura final (96ºC) Variação da temperatura L = L * * L= L * * (f - ) 0,00038 = 0,5 * * (96º - 30º) 1 = 1 = 1 11,5 * Lf = L[1+(f - )] Barra 2 Lf Comprimento final L Comprimento inicial (0,5m) L Variação do comprimento (0,00053m) Coeficiente de Dilatação Linear (2) Temperatura Inicial (30ºC) f Temperatura final (96ºC) Variação da temperatura L = L * * L= L * * (f - ) 0,00053 = 0,5 * 2 * (96º - 30º) 2 = 2 = 2 16,1 * ANÁLISE DOS RESULTADOS ENCONTRADOS Com base nos resultados obtidos, e relembrando os conhecimentos acerca do conteúdo da prática, é possível perceber que a Barra 1 apresenta um coeficiente de dilatação linear (1) próximo do coeficiente linear do ferro e do aço, com algumas variações e alterações aceitas no resultado encontrado. Já a Barra 2 apresenta um coeficiente de dilatação linear (2) próximo do coeficiente linear característico do cobre, com um resultado um pouco inferior, mas este tipo de alteração é aceito e comum de acontecer em procedimentos experimentais. CONCLUSÃO Com base no experimento realizado, observamos que conforme o aumento da temperatura o material utilizado dilata-se, e graças a dilatação dos comprimentos e da temperatura de cada barra, podemos descobrir seus coeficientes de dilatação, que são específicos para cada tipo de material. REFERÊNCIAS BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, Valter; RAMOS, Clinton Márcio. Física Histórias e Cotidianos. Vol.2. São Paulo:FTD, 2003. Editora FTD S.A. TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Tradução: SILVA, Fernando Ribeiro da; VIEIRA, Gisele Maria Ribeiro. Física para Cientistas e Engenheiros. Vol.1. 5ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2006.
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