Questões de Concurso Sobre dilatações em física

Considere um cilindro de metal homogêneo que é aquecido de uma temperatura inicial T₁ para uma temperatura final T₂. Considere também que o coeficiente de dilatação linear do material é α e que o coeficiente de dilatação volumétrica é β=3α. Com base nessas informações, analise as seguintes asserções e determine qual alternativa está CORRETA:

I. A dilatação linear do cilindro é diretamente proporcional à variação de temperatura e ao comprimento inicial do cilindro.
II. A dilatação volumétrica do cilindro é três vezes a dilatação linear para uma mesma variação de temperatura.
III. Se o cilindro é resfriado de T2 para T1, seu volume final será menor que o volume inicial.

Assinale a opção CORRETA sobre as asserções:

I - Um estudante, para congelar 500 ml de água a 0 ºC, escolhe um becker de 12 cm de altura e 4 cm de raio. No entanto, seu colega sugere outro becker de 8 cm de altura e 6 cm de raio para acomodar toda a água congelada.

PORQUE

II - A água entre 0 ºC a 4 ºC apresenta uma dilatação anômala. 

Num dia pela manhã, quando a temperatura ambiente era 20 ^oC, um aluno usando uma régua de plástico correta a 20 ^oC mede o comprimento  de uma barra metálica também a 20 ^oC. Quando ao longo do dia a temperatura ambiente sobe para 30 ^oC, a régua e a barra se dilatam, de modo que a 30 ^oC o comprimento da barra passa a ser  >  . Sejam α_P e α_M, respectivamente os coeficientes de dilatação linear do plástico da régua e do metal da barra.
Se o aluno usar a régua de plástico a 30 ^oC para medir o comprimento  da barra metálica a 30 ^oC, a indicação na régua será

Em um jantar na casa de Rafael surge a necessidade de abrir um recipiente de champignon em conserva cuja tampa está emperrada. Sabendo que a tampa desse recipiente é de alumínio e seu corpo de vidro, foi sugerido por sua namorada, com o intuito de facilitar a abertura do mesmo, expor a tampa ao fogo por algum tempo. Imediatamente depois desse processo, afastou-se da alta temperatura e voltou-se a tentar abrir a tampa. O procedimento sugerido pela namorada de Rafael possibilitou uma folga entre a tampa e o recipiente, permitindo que ela fosse aberta mais facilmente, isso porque:

Uma barra de aço, cujo coeficiente de dilatação térmica vale a = 0,00001 °C^-1 tem comprimento L. Ao ser aquecida de 25°C a 125°C, esta barra de aço se dilata de ΔL, e a variação relativa de comprimento (ΔL / L) vale

A roda de um pneu de carro é construída de tal forma que seu volume praticamente não se altera. Se, depois de encher completamente o pneu de um carro, aumenta-se a massa desse carro, é correto afirmar que a pressão da roda

Considerando que o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é igual a 1,1 x 10^-3 °C^-1, ao encher um tanque com 50,5 litros em uma noite, a 12 °C, se ele permanece cheio até o início de tarde do dia seguinte, a 30 °C, com a tampa do tanque aberta ou suficientemente frouxa para vazar, vazará desse tanque, aproximadamente,

Uma barra de ferro de comprimento de 1000 metros sofre uma dilatação linear ao passar de 0 °C para 50 °C, sabendo que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 12.10^-6 °C^-1 , qual o comprimento final da barra, após esta variação de temperatura?

Duas barras metálicas finas, de mesma espessura, foram soldadas uma à outra pelas suas extremidades. Uma das barras é de chumbo e a outra de platina. Essa nova barra foi colocada ao lado de uma barra de cobre, com dimensões idênticas à nova barra, e verificou-se que a nova barra tem sempre o mesmo comprimento da barra de cobre a qualquer temperatura, como mostra a figura abaixo.

Sendo:

Comprimento da nova barra (chumbo + platina) a 20° C igual a 80 cm Comprimento da barra de cobre a 20 °C igual a 80 cm α_chumbo = 2,7 x 10^-5 °C^-1, α_platina = 9,0 x 10^-6 °C^-1, α_cobre = 1,7 x 10^-5 °C^-1.

O comprimento inicial das barras de chumbo e de platina, antes de serem soldadas uma à outra, são, respectivamente:

Dois recipientes de mesma forma e tamanho são feitos do mesmo material e têm o coeficiente de dilatação volumétrico igual a γ_R . Um deles está completamente cheio de um líquido A com coeficiente de dilatação real igual γ_A , e o outro está completamente cheio de um líquido B com coeficiente de dilatação real igual a γ_B . Em um determinado instante, os dois recipientes são aquecidos e sofrem a mesma variação de temperatura. Devido ao aquecimento, um décimo do volume inicial do líquido A transborda e um oitavo do volume inicial do líquido B também transborda. Com relação à situação exposta, podemos afirmar que é verdadeira a seguinte relação:

Durante a montagem de uma máquina, duas barras de alumínio devem ficar alinhadas na horizontal, conforme representado na Figura.






Sabe-se que, nas condições de montagem, a distância entre os mancais em relação aos quais as barras podem rotular é L = 1.002,3 mm, e que as barras possuem comprimentos de 600 mm e 400 mm.
Estando as barras, inicialmente, na posição horizontal, qual é a maior variação de temperatura admitida, expressa em °C, de modo que as barras não fiquem submetidas à compressão devida a uma eventual dilatação térmica?

Duas barras finas, uma de ferro e uma de cobre, são usadas numa montagem experimental instalada numa sala mantida à temperatura de 20°C. Nessa temperatura, as barras têm o mesmo tamanho. Quando um grupo de estudantes entra na sala, o termômetro da sala indica que a temperatura aumentou 2°C. Considerando-se que o coeficiente de dilatação linear do cobre é 40% maior que o do ferro, é possível afirmar que, após os estudantes entrarem na sala:

Uma estudante está investigando a viabilidade de construir um termômetro para medir temperaturas de 100ºC a 300ºC apenas com uma barra de metal e uma escala métrica. Ela planeja que a partir de 100ºC, o comprimento da barra aumente em 0,5 mm a cada 1 ºC de aumento de temperatura. Para que essas especificações sejam satisfeitas, assinale a alternativa que apresenta qual deveria ser o comprimento da barra a 100ºC. Considere que o coeficiente de dilatação linear do latão para a faixa de temperatura desejada para o termômetro é constante e igual a 2,0 ⨉ 10^-5 ºC^-1 . Diante do exposto, assinale a alternativa correta. 

O desvio padrão (σ) é uma medida de variabilidade de dados que tem a vantagem de ter a mesma unidade dos dados originais bem como da média. 
Com base nisso, um determinado experimento que apresentou uma variância (s²) de 100cm² apresentará um desvio padrão de:  

Uma barra com coeficiente de dilatação a - 5π10^-4 C^-1, comprimento 2,0 m e temperatura inicial de 25 ºC está presa a uma parede no ponto de fixação . A outra extremidade da barra está posicionada no topo de um disco de raio R = 50,0 cm. Quando se aumenta lentamente a temperatura da barra até um valor final T, verifica-se que o disco sofre um deslocamento angular Δθ = 18º no processo, conforme a figura a seguir.  
Supondo-se que o disco rola sem deslizar e desprezando-se os efeitos da temperatura sobre o ponto de fixação S e também sobre o disco, o valor de T é:

Considere-se uma barra de aço com 10 cm de comprimento, 6 cm² de área de seção transversal retangular e cujas extremidades sejam submetidas a temperaturas constantes e diferentes, 20 ℃ em uma extremidade e 130 ℃ em outra. Nessa hipótese, sabendo-se que a condutividade térmica do aço vale 1,1 × 10⁻² kcal ∙ m ∙ ℃ ∙ s⁻¹, após alcançado o estado estacionário, o valor do fluxo de calor na barra, devido ao processo de transmissão de calor por condução, é