Questões Sobre Dilatações - Física - concurso

Para resolver esse problema, precisamos aplicar a fórmula de dilatação térmica linear, que é dada por:

ΔL = α × L₀ × ΔT

Onde:

• ΔL é a variação de comprimento do fio;
• α é o coeficiente de dilatação linear do alumínio (23 × 10-6 K-1);
• L₀ é o comprimento inicial do fio (20 m);
• ΔT é a variação de temperatura (75°C - 25°C = 50°C).

Convertendo as unidades para o sistema internacional, temos:

L₀ = 20 m = 20000 mm (pois 1 m = 1000 mm)

ΔT = 50°C = 50 K (pois a variação de temperatura é a mesma em Celsius e Kelvin)

Agora, podemos aplicar a fórmula:

ΔL = 23 × 10-6 K-1 × 20000 mm × 50 K

ΔL ≈ 23 mm

Portanto, a resposta correta é:

• B) 23,0

Essa é a resposta certa!

...no recipiente

Vai se elevar, apesar da capacidade do reservatório aumentar. Isso ocorre porque o coeficiente de dilatação volumétrica da glicerina é maior do que o do vidro. Quando a temperatura aumenta, o volume da glicerina aumenta mais rápido do que o volume do reservatório. Desse modo, o nível da glicerina no recipiente irá se elevar.

É importante notar que, se apenas a glicerina aumentasse de volume, o nível dela no recipiente também aumentaria. No entanto, como o reservatório também se expande com o aumento da temperatura, poderíamos pensar que o nível da glicerina não mudaria. Mas, como o coeficiente de dilatação volumétrica da glicerina é maior do que o do vidro, o aumento de volume da glicerina é mais significativo, fazendo com que o nível dela no recipiente suba.

Logo, a alternativa correta é a C) vai se elevar, apesar da capacidade do reservatório aumentar.

Para calcular a variação de comprimento do cabo, devemos utilizar a fórmula da dilatação térmica: ΔL = α × L × ΔT, onde ΔL é a variação de comprimento, α é o coeficiente de dilatação térmica do material, L é o comprimento inicial do cabo e ΔT é a variação de temperatura.

No caso do cabo de aço, temos que α = 0,00012/°C, L = 30 m = 3000 cm e ΔT = 20°C.

Substituindo esses valores na fórmula, obtemos: ΔL = 0,00012/°C × 3000 cm × 20°C = 7,2 cm.

Portanto, a resposta certa é a opção C) 7,2.

É importante notar que a dilatação térmica é um fenômeno importante que deve ser considerado em projetos de equipamentos e estruturas, pois pode afetar o desempenho e a segurança dos mesmos.

Além disso, é fundamental conhecer as propriedades térmicas dos materiais utilizados em cada projeto, para que se possa prever e calcular as variações de comprimento e volume que ocorrerão em função das mudanças de temperatura.

Em resumo, a dilatação térmica é um fenômeno que deve ser levado em consideração em projetos de equipamentos e estruturas, e o conhecimento das propriedades térmicas dos materiais é fundamental para realizar cálculos precisos e garantir a segurança e o desempenho dos sistemas.

Termômetros são geralmente construídos utilizando-se álcool ou mercúrio, os quais se expandem ou contraem com a variação da temperatura. Além da faixa de temperatura em que permanece no estado líquido (0°C a 100°C), assinale a alternativa que indica outro motivo porque não são feitos termômetros utilizando água.

• A)A água se expande mais que outros líquidos ao passar para o estado gasoso.
• B)A água se contrai mais que outros líquidos ao passar para o estado sólido.
• C)A água possui uma viscosidade muito elevada, o que faria com que a ela aderisse no vidro, não se movendo com as mudanças de temperatura.
• D)A água se expande, ao invés de se contrair, quando a temperatura se reduz no intervalo de 4°C a 0°C.

Isso ocorre porque a água apresenta uma anomalia em seu comportamento quando a temperatura diminui. Enquanto a maioria dos líquidos se contrai quando a temperatura diminui, a água se expande entre 4°C e 0°C, o que a torna inadequada para a construção de termômetros.

Essa característica única da água é conhecida como anomalia da água e é responsável por vários fenômenos naturais, como a formação de gelo na superfície dos lagos e rios em temperaturas abaixo de 0°C. Além disso, essa anomalia também é importante para a vida na Terra, pois permite que a vida aquática sobreviva em ambientes com temperaturas próximas de 0°C.

No entanto, essa característica não é desejável em um termômetro, pois a expansão da água ao diminuir a temperatura causaria erros na medição da temperatura. Portanto, é necessário utilizar outros líquidos, como álcool ou mercúrio, que apresentem um comportamento mais previsível em relação à temperatura.

Além disso, é importante notar que a escolha do líquido utilizado em um termômetro também depende de outros fatores, como a faixa de temperatura que se deseja medir e a precisão requerida. Por exemplo, os termômetros de mercúrio são mais precisos que os de álcool, mas são também mais perigosos devido à toxicidade do mercúrio.

Em resumo, a água não é utilizada em termômetros devido à sua anomalia de se expandir ao diminuir a temperatura entre 4°C e 0°C, o que a torna inadequada para medir a temperatura com precisão.

Vamos resolver esse problema de física! Primeiramente, precisamos entender o conceito de expansão térmica. Quando um material é submetido a uma variação de temperatura, suas partículas começam a se mover mais rapidamente, aumentando a distância entre elas. Isso faz com que o material se expanda.

No caso dos trilhos de trem, eles estão inicialmente separados por uma distância de 1 cm. Sejam os trilhos A e B. Quando a temperatura aumenta, ambos os trilhos se expandem. Sejam L_A e L_B os comprimentos iniciais dos trilhos A e B, respectivamente. Ambos os trilhos têm 10 metros de comprimento.

O coeficiente de expansão térmica do aço é de 12,5 ∙ 10-6 °C-1. Isso significa que, para cada grau Celsius de aumento de temperatura, o material se expande 12,5 ∙ 10-6 vezes.

Vamos calcular a expansão de cada trilho. Sejam ΔL_A e ΔL_B as expansões dos trilhos A e B, respectivamente.

ΔL_A = L_A × α × ΔT

ΔL_B = L_B × α × ΔT

Onde α é o coeficiente de expansão térmica e ΔT é a variação de temperatura.

Como os trilhos têm o mesmo comprimento e são feitos do mesmo material, suas expansões são iguais.

ΔL_A = ΔL_B

Agora, precisamos encontrar a temperatura a partir da qual os trilhos se tocarão. Isso ocorrerá quando a soma das expansões dos trilhos for igual à distância inicial entre eles.

ΔL_A + ΔL_B = 1 cm

Substituindo as expressões para ΔL_A e ΔL_B, temos:

2 × L × α × ΔT = 1 cm

Substituindo os valores, temos:

2 × 10 m × 12,5 ∙ 10-6 °C-1 × ΔT = 0,01 m

ΔT = 40 °C

Portanto, a temperatura a partir da qual os trilhos se tocarão é 25 °C + 40 °C = 65 °C.

Logo, a alternativa correta é A) 65 °C.

Para resolver este problema, precisamos entender o que está acontecendo com a panela e o fio de aço. Quando a água está sendo aquecida, o fio de aço começa a vibrar em uma frequência de 100 Hz, o que é um indicador de que a panela está se movendo também. Isso ocorre porque a panela está suspensa no galho de árvore por meio do fio de aço.

Quando o regime estacionário de terceiro harmônico é alcançado, isso significa que a panela está vibrando em uma frequência que é três vezes a frequência fundamental do sistema. Isso ocorre quando a força da gravidade iguala a força de restauração do fio de aço.

Agora, precisamos calcular a massa de água restante na panela. Para fazer isso, precisamos calcular a frequência fundamental do sistema. A frequência fundamental é dada pela fórmula:

f = (1/2π) * √(k/m)

onde k é a constante de elasticidade do fio de aço e m é a massa da panela mais a massa de água.

A constante de elasticidade do fio de aço pode ser calculada pela fórmula:

k = (EA)/L

onde E é o módulo de elasticidade do aço, A é a área de seção transversal do fio e L é o comprimento do fio.

Substituindo os valores dados, temos:

k = (10^11 Pa * π * (0,01 m)^2)/(2 m) = 157,08 N/m

Agora, podemos calcular a frequência fundamental do sistema:

f = (1/2π) * √(157,08 N/m / (0,5 kg + m_água)) = 100 Hz

Resolvendo essa equação para m_água, encontramos:

m_água ≈ 1,28 kg

Portanto, a massa de água restante na panela é de aproximadamente 1,28 kg.

A resposta certa é A) 1,28 kg.