FISICA EXPERIMENTAL II - EXPERIMENTO 7 - Jhessyca Dantas Manary

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO 
CENTRO DE CIÊNCIAS SOCIAIS, SAÚDE E TECNOLOGIA – CCSST 
CAMPUS DE IMPERATRIZ – BOM JESUS 
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL II 
DOCENTE: PEDRO DE FREITAS FAÇANHA FILHO 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 7: 
DILATAÇÃO LINEAR 
 
 
 
 
JHESSYCA MANARY 
 
 
 
 
 
IMPERATRIZ-MA 
2021 
JHESSYCA DANTAS MANARY 
 
 
 
 
 
 
EXPERIMENTO 7: 
DILATAÇÃO LINEAR 
 
 
 
 
 
Relatório apresentado à disciplina 
Física Experimental II do curso 
engenharia de alimentos, como 
requisito para obtenção de nota. 
 
 
 
 
 
Docente: Dr. Pedro de Freitas Façanha Filho 
 
 
 
 
 
 
IMPERATRIZ - MA 
2021 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O primeiro grande físico a propor de forma clara um problema 
envolvendo a deformação de corpos foi Galileu Galilei, que formulou uma 
situação concreta sobre como os objetos se deformam. Galileu inspirou-se nas 
escoras de madeira que apoiam telhas pelos telhados da cidade e que, com o 
passar do tempo, deformavam-se com facilidade.[1] 
Porém somente em 1676, é que vamos encontrar, pela primeira vez, no 
livro “De Potentia Restitiva”, de Robert Hooke, uma relação para a deformação 
dos corpos em geral. Comparando o corpo considerado a uma grande mola, a 
deformação seria proporcional à força aplicada. “Ut tensio sic vis” foram as 
palavras em latim 18 utilizadas por Hooke para descrever esta relação.[1] 
 A lei de Hooke constitui-se na base da teoria matemática moderna da 
elasticidade dos corpos. Em sua descrição, ela cita que a carga no corpo é 
devida à ação da força que é proporcional à razão entre a variação de 
comprimento do material considerado pelo seu comprimento inicial.[2] 
A maioria dos materiais sofre expansão ou dilatação térmica quando 
aquecidos. Temperaturas em elevação fazem o líquido se expandir em um 
termômetro formado por um líquido dentro de um tubo e curvam lâminas bi 
metálicas.[3] 
A variação em qualquer dimensão de um sólido, como o seu 
comprimento, largura ou espessura, é chamado de dilatação linear. Se o 
comprimento desta dimensão linear é L, a variação na temperatura ∆T causa 
uma variação no comprimento ∆L. Se ∆T é suficientemente pequeno, esta 
variação no comprimento ∆L é proporcional à variação de temperatura ∆T e ao 
comprimento original L, desse modo: 
∆𝐿 = 𝛼𝐿 ∆𝑇 
Onde α, denominado coeficiente de dilatação linear, possui diferentes 
valores para diferentes materiais. Reescrevendo a equação, em função de α, 
tem-se: 
𝛼 =
∆𝐿/𝐿
∆𝑇
 (𝐸𝑞. 1) 
De modo que α possui o significado de uma variação fracionária do 
comprimento por grau de variação de temperatura.[4] 
 
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O valor de α depende da temperatura existente e da temperatura de 
referência escolhida para determinar L. Entretanto, a sua variação é 
normalmente desprezível em comparação com a exatidão com qual a medição 
precisa ser feita. Frequentemente é suficiente escolher um valor médio que 
pode ser tratado como uma constante dentro de uma determinada faixa de 
temperatura. A tabela a seguir 1.0 apresenta valores experimentais para o 
coeficiente de dilatação linear médio de alguns sólidos comuns.[5] 
 
Tabela 1 – Coeficientes de dilatação linear térmico de algumas substâncias 
Substância Α (10-6 por Cº) 
Alumínio 23 
Aço 11 
Chumbo 29 
Cobre 17 
Gelo 51 
Latão 19 
Liga invar 0,7 
Quartzo (fundido) 0,5 
Vidro (comum) 9 
Vidro ( Pyrex) 3,2 
Fonte: Livro Física II (Young & Fredman) 
 
Nos sólidos, por exemplo, o coeficiente de dilatação linear 
(característico de cada sólido) permite relacionar variações de comprimento 
com mudanças de temperatura. A dilatação de um sólido, através do aumento 
de sua temperatura, pode ser explicada pelo aumento na agitação de seus 
átomos, a partir da posição de equilíbrio; eles afastam-se cada vez mais desta, 
em função da energia recebida. Em consequência, a distância média entre os 
átomos aumenta, aumentando assim as dimensões do corpo. Essas variações, 
entretanto, são muito pequenas, de modo que se torna praticamente 
impossível, numa aula experimental, medi-las diretamente. Uma das maneiras 
de superar essa dificuldade é ampliar o efeito, medindo as variações 
indiretamente.[6] 
 
 
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2. OBJETIVOS 
 Compreender as grandezas físicas relacionadas ao fenômeno de 
dilatação térmica linear; 
✓ Estudar a dilatação dos sólidos, especificamente a dilatação linear, onde 
consideramos como grandeza dimensional o comprimento; 
✓ Descrever, a partir de atividade empírica, o processo de dilatação 
térmica linear. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 MATERIAIS 
•Conjunto de dilatometria Edutec; 
• Barras metálicas (latão, aço e cobre); 
• Água; 
• Fogareiro elétrico; 
• Recipiente para ferver a água; 
• Termômetro. 
 
3.2 MÉTODOS 
Inicialmente foi selecionado o corpo de prova (aço, latão ou cobre); em 
seguida, fez-se a montagem do aparelho de acordo com a figura esquemática 
e adicionou-se cerca de 300 mL de água no recipiente; mediu-se o 
comprimento inicial do corpo de prova (L0). A temperatura inicial do corpo de 
prova é temperatura ambiente(T0). Em seguida ligou-se a fonte de calor e 
esperou-se que a água entrasse em ebulição, sem tampar o recipiente. Então, 
mediu-se a temperatura da água em ebulição (Temperatura final, Tf) e tampou-
se o recipiente, aguardando o vapor percorrer pelo corpo de prova. 
Aguardando um período, até que o equilíbrio térmico seja alcançado, e anotou-
se a temperatura final(Tf) do corpo em prova. Logo após, calculou-se a 
variação de temperatura e observou-se a dilatação sofrida pelo corpo. Por fim 
determinou-se o coeficiente de dilatação linear (α) do corpo em prova. 
 
 
 
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4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Os dados obtidos no experimento foram anotados e dispostos 
conforme abaixo: 
 
Tabela 1 – Dados das substâncias. 
Substância L0 Ti ∆𝑳 Tf 
Latão 70 cm 33 °C 0,25 mm 98 °C 
Aço 70 cm 33 °C 0,29 mm 100 °C 
Cobre 70 cm 33 °C 0,25 mm 100 °C 
Fonte: Próprio autor. 
 
Calculou-se então os coeficientes lineares para cada substância 
conforme a tabela a seguir: 
 
Tabela 2 – Coeficiente de Dilatação Linear 
Substância Coeficiente de dilatação Linear 
Latão 5,5 x 10-6 °C-1 
Aço 6,2 x 10-6 °C-1 
Cobre 5,3 x 10-6 °C-1 
Fonte: Próprio autor 
 
Percebeu-se que na os resultados obtidos nos cálculos do coeficiente 
de dilatação linear foram diferentes do encontrado na literatura, tal erro pode 
ser explicado por conta da temperatura que se manteve constante ou mesmo 
por erros técnicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. CONCLUSÃO 
A partir dos valores encontrados durante a prática, podemos concluir 
que os fatores externos interferem diretamente na obtenção do coeficiente de 
dilatação linear. Isso ocorre, pois, o material estudado reage com o meio. O 
medidor de variação pode ter feito à medida de maneira equivocada, gerando 
assim erros nos cálculos. Apesar de não obtermos os valores desejados o 
experimento mostra de forma sucinta a teoria de dilatação linear. Pode-se 
verificar também a variação de comprimento de um material na prática, como é 
seu comportamento em determinada temperatura e como diferentes 
substâncias reagem à mesma temperatura. 
 
REFERÊNCIAS 
 
[1] Souza, L. F. D. (2007). Um experimento sobre a dilatação térmica e a lei 
de resfriamento. 
[2] Pimentel, J. R., & Ruiz, A. I. (1988). Laboratório caseiro: equipamento 
didático simples para estudo de dilatação linear. Caderno Brasileiro de 
Ensino de Física, 5(2), 101-111. 
[3] YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física II: termodinâmica e 
ondas. São Paulo: Pearson, 2008. 12 v. 184 e 186p. 
[4] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; KRANE, Kenneth S. Física 2. Rio 
de Janeiro: LTC, 2003. 213 p. 
[5] PEREIRA, A. B., BEZERRA, C. J., & SILVA, O. (2014). Uso da 
experimentação para o ensino de física: um relato de experiência na 
dilatação linear. V Encontro Nacional das Licenciaturas, Natal–RN. 
[6] Lopes,W. (2011). Construção de um dilatômetro e medida do coeficiente 
de dilatação linear médio de um tubo de cobre. Caderno Brasileiro de Ensino 
de Física, 28(2), 423-434.