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6º ano ao Pré-Vestibular

01 - (FUVEST SP)

Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30 cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10 cm e, o da inferior, 2 cm. Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 ºC, for aquecida a 225 ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de NOTE E ADOTE Coeficiente de dilatação linear do alumínio: 2 x 10

–5 ºC

–1.

a) 1 mm. b) 3 mm. c) 6 mm. d) 12 mm. e) 30 mm. 02 - (UECE) Uma haste metálica é composta de dois segmentos de mesmo tamanho e materiais diferentes, com coeficientes de dilatação

lineares 1 e 2. Uma segunda haste, feita de um único material, tem o mesmo comprimento da primeira e coeficiente de

dilatação . Considere que ambas sofram o mesmo aumento de temperatura e tenham a mesma dilatação. Assim, é correto afirmar-se que

a) = ( 1 + 2) / 2.

b) = ( 1 2) / ( 1 + 2).

c) = ( 1 + 2) / ( 1 2).

d) = 1 + 2. 03 - (UFT TO) Uma chapa metálica quadrada possui um furo circular de raio r0 em seu centro. Deseja-se encaixar uma chapa metálica circular de raio r=r0+x no orifício da chapa quadrada, que é do mesmo material metálico. Sabe-se que um cubo com volume inicial V0 deste material metálico sofreu uma variação volumétrica

V=V0/10 após o aquecimento de um grau celsius (1°C). Qual a

variação de temperatura ( ) necessária para que a chapa circular caiba exatamente no orifício da chapa quadrada? Considere o material puro, homogêneo, isótropo e que somente a chapa circular sofre variação de temperatura.

a) = 2

0

015

xr

r°C

b) = 2

0

01010

xr

r°C

c) = 1515

20

20

xr

r°C

d) = -10 °C

e) = 10 °C 04 - (FGV) Em uma aula de laboratório, para executar um projeto de construção de um termostato que controle a temperatura de um ferro elétrico de passar roupa, os estudantes dispunham de lâminas de cobre e de alumínio de dimensões idênticas. O termostato em questão é formado por duas lâminas metálicas soldadas e, quando a temperatura do ferro aumenta e atinge determinado valor, o par de lâminas se curva como ilustra a figura, abrindo o circuito e interrompendo a passagem da corrente elétrica.

Dados: Coeficiente de dilatação linear do cobre = 1,7 x 10

-5 °C

-1

Coeficiente de dilatação linear do alumínio = 2,4 x 10-5 °C

-1

Para que o termostato possa funcionar adequadamente, a) a lâmina de cima deve ser de cobre e a de baixo de alumínio. b) a lâmina de cima deve ser de alumínio e a de baixo de cobre. c) ambas as lâminas devem ser de cobre. d) ambas as lâminas devem ser de alumínio. e) as lâminas não podem ser do mesmo material e é indiferente qual delas está em cima. 05 - (UFBA) Impossibilitados de medir a longitude em que se encontravam, os navegadores que tomaram parte nas grandes explorações marítimas se viam literalmente perdidos no mar tão logo perdessem contato visual com a terra. Milhares de vidas e a crescente riqueza das nações dependiam de uma solução. (SOBEL, 1997). A determinação da longitude ao longo de viagens marítimas é feita pela comparação entre a hora local e a hora no porto de origem. Portanto, é necessário que se tenha, no navio, um

Lista de Física – Dilatação Térmica PROFESSOR CEBOLINHA

Aluno(a): _________________________________________________________________________

Série(s): 3 ANO Turma: ________ Unidade: Centro/Sul Data: ______ /_____/_____

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relógio que seja ajustado antes de zarpar e marque, precisamente, ao longo de toda a viagem, a hora do porto de origem. Os relógios de pêndulo daquela época não serviam a esse propósito, pois o seu funcionamento sofria influência de muitos fatores, inclusive das variações de temperatura, devido à dilatação e à contração da haste do pêndulo. A longitude pôde finalmente ser determinada através de um relógio, no qual o problema das variações de temperatura foi resolvido com a utilização de tiras de comprimentos diferentes feitas de materiais de coeficientes de dilatação diferentes. Com base nesse mesmo princípio físico, considere um conjunto formado por duas barras de comprimento L1 = 10,0cm e L2 = 15,0cm fixadas em uma das extremidades, inicialmente submetido à temperatura T0. Supondo que o conjunto tenha sua temperatura aumentada

para T = T0 + T, determine a relação entre os coeficientes de

dilatação linear, 1 e 2, das barras, para a qual a distância D = 5,0cm não se altera com a variação de temperatura.

06 - (MACK SP) A 20 °C, o comprimento de uma haste A é 99% do comprimento de outra haste B, à mesma temperatura. Os materiais das hastes A e B têm alto ponto de fusão e coeficientes de dilatação linear respectivamente iguais a αA = 10. 10

–5 °C

–1 e αB = 9,1. 10

–

5 °C

–1.

A temperatura em que as hastes terão o mesmo comprimento será a) 970 °C b) 1 120 °C c) 1 270 °C d) 1 770 °C e) 1 830 °C 07 - (UPE) Um disco de alumínio, inicialmente a uma temperatura T0, possui um furo concêntrico de raio R0. O disco sofre uma dilatação térmica superficial, quando aquecido até uma temperatura T. Considerando que o coeficiente de dilatação

linear do alumínio é constante durante a variação de temperatura considerada e R é o raio do furo do disco após a dilatação térmica, é CORRETO afirmar que a relação R/R0 é expressa por

a) TT

b) (T–T0)+1

c) 1TT

d) 1TT2

e) 1TT2

08 - (FGV) Na Terra, o período de oscilação de um pêndulo, isto é, o tempo que ele demanda para completar um ciclo completo, corresponde, com boa aproximação, à raiz quadrada do quádruplo do comprimento do pêndulo. O pêndulo de um carrilhão, ao oscilar, bate o segundo e é constituído por uma fina haste de aço de massa desprezível, unida a um grande disco de bronze, que guarda em seu centro o centro de massa do conjunto haste-disco. Suponha que a 20 ºC, o centro de massa do conjunto esteja a 1 metro do eixo de oscilação, condição que faz o mecanismo funcionar com exatidão na medida do tempo.

Considerando que o coeficiente de dilatação linear do aço é

10 10–6

ºC–1

e supondo que o centro de massa da haste-disco se mantenha sempre no centro do disco se a temperatura do conjunto haste-disco subir 10 ºC, a medida do tempo, correspondente a meio ciclo de oscilação do pêndulo, se tornará

a) 0001,1 s, fazendo com que o relógio adiante.

b) 0002,2 s, fazendo com que o relógio adiante.

c) 0001,1 s, fazendo com que o relógio atrase.

d) 0002,2 s, fazendo com que o relógio atrase.

e) 0002,2.2 s, fazendo com que o relógio atrase.

09 - (PUC RS) As variações de volume de certa quantidade de água e do volume interno de um recipiente em função da temperatura foram medidas separadamente e estão representadas no gráfico abaixo, respectivamente, pela linha contínua (água) e pela linha tracejada (recipiente).

Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, e supondo que a água seja colocada dentro do recipiente, fizeram as seguintes previsões: I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem haver derramamento, apenas quando a temperatura for 4 ºC. II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4 ºC. III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4 ºC ou se assumirem simultaneamente valores abaixo de 4ºC. A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são: a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 10 - (UFG GO) Por medida de economia e conservação da qualidade de alguns alimentos, um supermercado instalou um sistema de refrigeração que funciona da seguinte forme: ao atingir uma temperatura superior Ts, ele é ligado e, ao ser reduzida para uma temperatura inferior Ti, é desligado. Esse sistema,

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composto por um tubo cilíndrico fechado de área A0 acoplado a um bulbo em sua parte inferior, é preenchido com mercúrio e tem dois contatos metálicos separados por uma distância h, conforme a figura. Desprezando a dilatação térmica do recipiente, calcule a temperatura Ts quando o sistema é ligado.

Dados:

35-

0

6-27-0

i

m 10 x 0,1V

Cº 10 x 40 m10 x 0,1A

6,0m h Cº 12T

Hga

11 - (UEPG PR) Uma lâmina bimetálica é constituída por duas lâminas, uma de

cobre -16 Cº 10x17Cu( e outra de zinco

)Cº 10x30Zn( -16 , com as mesmas dimensões, a 0ºC,

soldadas entre si e fixadas a uma parede, como mostra a figura abaixo. A respeito deste assunto, assinale o que for correto.

01. A lâmina se curvará para cima se a temperatura for maior que 0ºC. 02. A lâmina se curvará para baixo se a temperatura for maior que 0ºC. 04. A lâmina se curvará para cima se a temperatura for menor que 0ºC. 08. A lâmina se curvará para baixo se a temperatura for menor que 0ºC. 16. A lâmina se curvará para baixo sempre que a temperatura for diferente de 0ºC. 12 - (UNESP) Um tanque de gasolina de automóvel tem um volume máximo recomendado, a fim de evitar que, com o aumento da temperatura, vaze gasolina pelo “ladrão”. Considere que o tanque seja feito de aço inoxidável e tenha um volume máximo de 50 L. Calcule o volume de gasolina que sairia pelo “ladrão” caso o tanque estivesse totalmente cheio e sua temperatura subisse 20 ºC. Use para os coeficientes de dilatação volumétrica da gasolina e linear do aço, respectivamente:

-1-3gasolina Cº 10 x 1,1 e -1-5

aço Cº 10 x 1,1

13 - (FFFCMPA RS) Considere a figura abaixo que representa duas vigas de concreto de 5,0 m de comprimento, fixas em uma das extremidades, com uma separação de 1,2 mm entre as outras duas extremidades, à temperatura de 15 ºC.

Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é

-1-5 Cº 10 .2,1 , as duas vigas ficarão encostadas quando a

temperatura atingir a) 12º C. b) 15º C. c) 20º C. d) 25º C. e) 35º C. 14 - (UFMS) Um aluno de ensino médio está projetando um experimento sobre a dilatação dos sólidos. Ele utiliza um rebite de material A e uma placa de material B, de coeficientes de dilatação térmica,

respectivamente, iguais a A e B . A placa contém um orifício

em seu centro, conforme indicado na figura. O raio RA do rebite é menor que o raio RB do orifício e ambos os corpos se encontram em equilíbrio térmico com o meio. Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. Se BB e aquecermos apenas o rebite, a folga

aumentará.

02. Se BA a folga ficará inalterada se ambos forem

igualmente aquecidos.

04. Se BA a folga irá aumentar se ambos forem

igualmente resfriados.

08. Se BA a folga ficará inalterada se ambos forem

igualmente aquecidos.

16. Se BA e aquecermos somente a placa, a folga

aumentará.

32. Se BA a folga aumentará se apenas a placa for

aquecida. 15 - (URCA CE) Considerando o coeficiente de dilatação linear do aço

15aço Cº10x11 e do alumínio 15

A Cº10x22l , qual a

relação entre os comprimentos iniciais de uma barra de aço e uma barra de alumínio para suas dilatações serem sempre as mesmas? a) L0aço = L0Al b) 2L0aço = L0Al c) L0aço = 2L0Al d) L0aço = 3L0Al e) 3L0aço = L0Al 16 - (UNIMONTES MG)

Uma lâmina de vidro de coeficiente de dilatação linear 9 x 106

ºC1 tem volume V0 à temperatura de 20ºC. Para que o volume

dessa lâmina aumente 2,7%, devemos elevar a sua temperatura para: a) 1010ºC

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b) 300ºC c) 500ºC d) 800ºC 17 - (UNIFOR CE) Um cilindro de metal possui, a 20°C, volume de 600 cm

3.

Aquecido até 120°C ele sofre uma dilatação equivalente a 0,03% do seu volume inicial. Nessas condições, o coeficiente de dilatação linear do metal, em °C

–1, vale

a) 3 . 10–8

b) 1 . 10

–7

c) 3 . 10–7

d) 1 . 10

–6

e) 3 . 10–6

18 - (UNIFOR CE) Certo líquido está quase transbordando de um béquer de vidro, de capacidade 450 cm

3 a 20°C. Aquecendo-se o conjunto até a

temperatura atingir 100°C, transbordam 9,0cm3 do líquido. A

dilatação real desse líquido, em cm3, é:

a) menor que 0,45 b) 0,45 c) 4,5 d) 9,0 e) maior que 9,0 19 - (UNIFOR CE) Um recipiente de vidro de capacidade 500cm

3 contém 200cm

3

de mercúrio, a 0°C. Verifica-se que, em qualquer temperatura, o volume da parte vazia é sempre o mesmo. Nessas condições, sendo γ o coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio, o coeficiente de dilatação linear do vidro vale: a) 6γ/5 b) 3γ/5 c) γ/5 d) 2γ/15 e) γ/15 20 - (UFF RJ) A figura mostra, alinhadas e separadas de uma distância d, três barras homogêneas de comprimento L = 10 m, à temperatura inicial de 10°C. A barra do meio é constituída de aço, e as outras, de alumínio.

Dados:

aço = 11 x 10-6

°C-1

Al = 23 x 10-6

°C-1

a) Calcule a distância de separação d para que, ao se aquecer somente a barra de aço até 50°C, as barras apenas se toquem, sem se comprimirem. b) Repita o cálculo do item a para o caso de as três barras serem aquecidas até 50°C. c) Qual a quantidade de calor fornecida à barra de aço no item a, se ela tem massa de 300g e calor específico igual a 0,10 cal/g°C ?

d) Faça o gráfico L x , onde L é a variação do comprimento

da barra de aço, em mm, e é a temperatura, que varia de 10°C a 50°C. 21 - (UFOP MG) Um frasco de vidro, cujo volume é de 1000cm

3 a 0ºC, está

completamente cheio de mercúrio a essa temperatura. Quando o conjunto é aquecido até 200ºC transbordam 34cm

3 de

mercúrio.

Dado: coeficiente de dilatação cúbica do mercúrio, M = 1,8x10-

4ºC

-1.

Calcule: a) o aumento de volume sofrido pelo mercúrio. b) o coeficiente de dilatação linear do vidro. GABARITO:

1) Gab: C 2) Gab: A 3) Gab: C 4) Gab: A 5) Gab: 1,5 6) Gab: C 7) Gab: E 8) Gab: C 9) Gab: C 10) Gab:

Cº 17TS

11) Gab: 09 12) Gab:

L1,1V

13) Gab: D 14) Gab: 52 15) Gab: C 16) Gab: A 17) Gab: D 18) Gab: E 19) Gab: D 20) Gab: a) 2,2 mm b) 6,8 mm c) 1,2 kcal d)

L (mm)

0 10 20 30 40 50 ( C)

4,4

o

21) Gab: a) 36cm

3;

b) V = 3,3x10-6

ºC-1

.