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336 (FAFEOD-MG) Uma chapa de aço tem um orifício circular de 0,4 m de diâmetro e sujeita-se a uma variação de temperatura da ordem de 100 °C. Considerando que o aço tem coeficiente de dilatação superficial igual a 22 × 10⁻⁶ °C⁻¹, em relação à condição acima descrita é CORRETO afirmar:

a) A área do orifício sofre um aumento de aproximadamente 280 mm².
b) Embora a chapa de aço aumente de tamanho, o orifício permanece com seu tamanho inalterado.
c) O diâmetro do orifício sofre um aumento linear de aproximadamente 4,4 mm.
d) A área do orifício sofre uma diminuição.
e) O diâmetro do orifício não sofre alteração.
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Para resolver essa questão, precisamos entender como a dilatação térmica afeta um orifício em uma chapa de aço. Quando a temperatura aumenta, a chapa se expande, e isso também afeta o orifício. 1. Dilatação Linear: O diâmetro do orifício, que é circular, também se expande. A dilatação linear é dada pela fórmula: \[ \Delta L = L_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T \] onde \(L_0\) é o comprimento inicial (diâmetro do orifício), \(\alpha\) é o coeficiente de dilatação linear e \(\Delta T\) é a variação de temperatura. 2. Cálculo do aumento do diâmetro: - Diâmetro inicial \(D_0 = 0,4 \, m = 400 \, mm\) - Coeficiente de dilatação linear do aço (aproximadamente) é \( \alpha \approx 12 \times 10^{-6} \, °C^{-1} \) - Variação de temperatura \(\Delta T = 100 \, °C\) Aplicando a fórmula: \[ \Delta D = D_0 \cdot \alpha \cdot \Delta T = 400 \, mm \cdot 12 \times 10^{-6} \cdot 100 \] \[ \Delta D = 400 \cdot 12 \times 10^{-4} = 4,8 \, mm \] 3. Análise das alternativas: a) A área do orifício sofre um aumento de aproximadamente 280 mm². (Não é correto, pois não calculamos a área aqui). b) Embora a chapa de aço aumente de tamanho, o orifício permanece com seu tamanho inalterado. (Incorreto, o orifício também aumenta). c) O diâmetro do orifício sofre um aumento linear de aproximadamente 4,4 mm. (Próximo do que calculamos, mas o valor correto é 4,8 mm). d) A área do orifício sofre uma diminuição. (Incorreto, a área aumenta). e) O diâmetro do orifício não sofre alteração. (Incorreto, o diâmetro aumenta). A alternativa que mais se aproxima da verdade, considerando a dilatação, é a c), embora o valor exato calculado seja 4,8 mm. Portanto, a resposta correta é c).

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