Questões de Vestibular Sobre dilatações em física

Pesquisas recentes demonstraram que alguns compostos, como o ZnW₂O₈, apresentam coeficiente de dilatação térmica linear ( α ) negativo, diferentemente da maioria dos materiais, que se expandem com o aquecimento. O gráfico a seguir ilustra a variação, em função da temperatura, do comprimento L de uma barra dessa classe de materiais.



Considerando que o coeficiente de dilatação α seja aproximadamente constante no intervalo de temperatura entre 0^o C e 50^oC , pode-se dizer que o valor de α nesse intervalo é igual a 

Em um laboratório industrial, existe um recipiente de vidro que está completamente cheio com um volume V de mercúrio a 20°C. Determine, aproximadamente, o percentual do volume de mercúrio que extravasa, em função de V, quando o conjunto é aquecido a 140°C.
Dados: Coeficiente de dilatação linear do mercúrio = 61,0 x 10^-6°C^-1 Coeficiente de dilatação linear do vidro = 9,0 x 10^-6°C^-1

Torre Eiffel
Ela foi construída em 1889, em Paris, como parte das comemorações do centenário da Revolução Francesa. Inaugurada, em março de 1889, a torre Eiffel, ou “Dama de Ferro”, como ficou conhecida na época, comparada às pirâmides do Egito por seu idealizador, possui 7 mil toneladas de ferro e 3 mil toneladas de materiais variados, e levou só dois anos para ficar pronta. A construção foi um enorme desafio para a engenharia da época porque possui 300 m de altura e fica 15 cm mais alta no verão, devido à dilatação térmica do ferro. No seu topo, tem várias antenas de rádio cuja esfera de aço de cada antena tem raio de 10 m para garantir estabilidade contra ventos fortes. No verão parisiense, essas esferas sofrem uma variação de 5,04 m3 quando a temperatura chega a 30°C.
https://super.abril.com.br/mundo-estranho/como-foi-construida-a-torre-eiffel/(Adaptada)
Uma das esferas da antena de transmissão no topo da torre precisa ser substituída por outra, de mesmo material, cujo volume é 250 m³ a 2 °C. Qual a variação de volume, em m³, dessa esfera quando a temperatura chegar a 42 °C? Considere π=3 

Um bloco em forma de paralelepípedo encontra-se sobre uma superfície plana de gelo abaixo de 0 ºC. Para arrastar o referido objeto, um trabalhador percebeu que essa tarefa poderia ser mais fácil se colocasse a face de menor área do objeto em contato com o gelo. A referida situação deve-se

Ao aquecer uma barra composta de uma liga metálica desconhecida, foi possível elaborar o gráfico ao lado, o qual relaciona comprimento L da barra, em metros, em função de sua temperatura de equilíbrio, em graus Celsius. Qual o coeficiente de dilatação linear dessa liga metálica em unidades de 10^{-6 o}C ^-1? 

De acordo com as informações, para que o termostato funcione corretamente, é necessário que

No laboratório de Física, os alunos fizeram o seguinte experimento:
• uma barra metálica de comprimento X e coeficiente de dilatação linear α apresentou uma dilatação linear ΔL quando sofreu uma variação de temperatura ΔT; • uma outra barra metálica de comprimento 5x/6, largura 10x/7 e coeficiente de dilatação superficial 3α sofreu uma dilatação superficial ΔS ao passar pela mesma variação de temperatura que a primeira barra.
É possível concluir que a relação entre a dilatação linear e a dilatação superficial (ΔS/ΔL) foi de:

Quando um corpo se dilata, ele sofre variações nas três dimensões: no comprimento, na altura (ou espessura) e na largura; entretanto, dependendo do contexto, basta analisar apenas uma delas. Podemos exemplificar tal situação analisando os trilhos da estrada de ferro. Eles dilatam-se nas três dimensões, mas quando consideramos somente o efeito da variação de temperatura sobre o comprimento, estaremos lidando com uma dilatação térmica linear que é afetada por três fatores:

•O comprimento inicial L_o do material, a uma certa temperatura Θ_o

•A variação de temperatura ∆Θ=Θ_final-Θ_o

•O coeficiente linear do material (α), que indica a variação do comprimento do objeto; por exemplo: para a prata no estado sólido tem-se que α=0,000019°C−1=1,9.10−5°C−1. O significado de α é que a cada 1°C de variação na temperatura, a dilatação constatada no comprimento de um objeto feito desse material é de 19 milionésimos, para menos ou para mais.

A expressão matemática que permite o cálculo da dilatação linear é

Sabendo que coeficiente linear do ferro é 0,000012°C^-1 e usando a expressão matemática acima descrita, analise a seguinte situação: para que um fio de ferro tenha uma dilatação de 6 mm em seu comprimento, devido a um aquecimento de 50°C, qual deve ser seu comprimento inicial?

A lâmina bimetálica representada na figura abaixo encontra-se a uma temperatura ambiente de 20ºC. Se o coeficiente de dilatação linear do metal (A) for um terço do coeficiente de dilatação linear do metal (B), aquecendo-se a lâmina até 170 ºC, pode-se afirmar, com relação ao sistema de coordenadas, que:

Em uma experiência de Física, enche-se um frasco de vidro com 1000 cm³ de um líquido à temperatura de 15ºC. Ao se aquecer o conjunto a 165ºC, extravasam 9 cm³ do líquido. Considerando que o vidro também sofreu dilatação térmica e que o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro é de 27.10⁻⁶ ºC^-1, pode-se afirmar que a dilatação térmica real sofrida pelo líquido, é:

Na construção de ferrovias, é necessário deixar uma folga entre os trilhos para permitir que eles se dilatem caso a temperatura aumente. Suponha que cada trilho tem 20 m de comprimento na temperatura média da região onde serão instalados e que a temperatura pode aumentar em até 30 ºC em relação ao seu valor médio. Sabendo que o coeficiente de dilatação térmica linear dos trilhos é α = 1,1x10^-5 por ºC, o valor da separação mínima entre os trilhos para evitar que eles se pressionem com esse aumento de temperatura é:

Um termômetro caseiro de mercúrio é constituído de um bulbo com volume interno de 0,50 cm³ conectado a um tubo cilíndrico de 0,20 mm de diâmetro interno (ver figura a seguir). O bulbo está cheio e o tubo vazio quando a temperatura vale T = 35 ºC. Qual é o comprimento do filete de mercúrio que haverá no tubo quando a temperatura for T = 40 ºC? Dados: coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio y = 2,0 x 10^–4 ºC^–1.

Um recipiente de volume V_o, constituído de material cujo coeficiente de dilatação linear é a R, encontra-se completamente cheio de um líquido, cujo coeficiente de dilatação real é γL. Sabe-se que, inicialmente, recipiente e líquido estão em equilíbrio térmico e que, aquecendo-se o conjunto, extravasa do recipiente um volume de líquido ΔV.

Nessas condições, a variação de temperatura do conjunto é igual a

Na ponte Rio-Niterói há aberturas, chamadas juntas de dilatação, que têm a função de acomodar a movimentação das estruturas devido às variações de temperatura.
(www.engenhariaeconstrucao.com)
De acordo com a empresa que administra a ponte, no trecho sobre a Baía de Guanabara as juntas de dilatação existem a cada 400 m, com cerca de 12 cm de abertura quando a temperatura está a 25 ºC.
Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do material que compõe a estrutura da ponte é 1,2 × 10^–5 ºC^–1 , a máxima temperatura que o trecho da ponte sobre a Baía de Guanabara pode atingir, sem que suas partes se comprimam umas contra as outras, é

Considerando os aspectos visuais e verbais da tirinha, pode-se afirmar que:

Uma barra metálica de 1 m de comprimento é submetida a um processo de aquecimento e sofre uma variação de temperatura.

O gráfico abaixo representa a variação Δl, em mm, no comprimento da barra, em função da variação de temperatura ΔT, em °C.

Qual é o valor do coeficiente de dilatação térmica linear do material de que é feita a barra, em unidades 10^-6 /°C?

Um dos meios de transporte de cargas mais popular de tempos atrás era conhecido como carro de bois. Suas rodas eram fabricadas de madeira e revestidas por um aro de ferro que garantia sustentabilidade e durabilidade. Considere uma dessas rodas de madeira com um diâmetro de 100cm, tendo que ser revestida com um aro de ferro com diâmetro 5mm menor que o da roda. A qual temperatura, aproximadamente, devemos submeter o aro para que o mesmo caiba na roda? Dado: considere o coeficiente de dilatação linear do ferro α = 12 x 10^-6°C ^-1 .

Pequenas argolas de borracha são comumente utilizadas nos tratamentos dentários, ou melhor, nos aparelhos ortodônticos, conforme a figura. Elas precisam ser encaixadas nos ganchos do aparelho e, geralmente, devem ser usadas em tempo integral, sendo retiradas apenas para comer e escovar os dentes.

Considerando as argolas de borracha obedecendo a lei de Hooke, assinale a alternativa correta que apresenta o melhor esboço do gráfico energia potencial versus o tempo para uma delas.