LISTA DE FÍSICA A. Corumbá, 12 de março de Aluno (a): Série: 2º Turma: Professor (a): KLEBER G. CAVALCANTE. Nota/Visto:

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1 Corumbá, 2 de março de 20 5 Aluno (a): Série: 2º Turma: Professor (a): KLEBER G. CAVALCANTE LISTA DE FÍSICA A Nota/Visto: 0 - (UFG GO/204) Uma longa ponte foi construída e instalada com blocos de concreto de 5 m de comprimento a uma temperatura de 20 ºC em uma região na qual a temperatura varia ao longo do ano entre 0 ºC e 40 ºC. O concreto destes blocos tem coeficiente de dilatação linear de 0 5 ºC. Nessas condições, qual distância em cm deve ser resguardada entre os blocos na instalação para que, no dia mais quente do verão, a separação entre eles seja de cm? a),0 b),0 c),20 d) 2,00 e) 2, (UFRN/203) Em uma oficina mecânica, o mecânico recebeu um mancal engripado, isto é, o eixo de aço está colado à bucha de bronze, conforme mostra a figura abaixo. Nessa situação, como o eixo de aço está colado à bucha de bronze devido à falta de uso e à oxidação entre as peças, faz-se necessário separar essas peças com o mínimo de impacto de modo que elas possam voltar a funcionar normalmente. Existem dois procedimentos que podem ser usados para separar as peças: o aquecimento ou o resfriamento do mancal (conjunto eixo e bucha). Sabendo-se que o coeficiente de dilatação térmica linear do aço é menor que o do bronze, para separar o eixo da bucha, o conjunto deve ser a) aquecido, uma vez que, nesse caso, o diâmetro do eixo aumenta mais que o da bucha. b) aquecido, uma vez que, nesse caso, o diâmetro da bucha aumenta mais que o do eixo. c) esfriado, uma vez que, nesse caso, o diâmetro da bucha diminui mais que o do eixo. d) esfriado, uma vez que, nesse caso, o diâmetro do eixo diminui mais que o da bucha (UFTM/203) Uma garrafa aberta está quase cheia de um determinado líquido. Sabe-se que se esse líquido sofrer uma dilatação térmica correspondente a 3% de seu volume inicial, a garrafa ficará completamente cheia, sem que tenha havido transbordamento do líquido. e) (UNIRG TO/203) Deseja-se construir um recipiente metálico para armazenar gás hélio à temperatura T 0. Deseja-se também que a pressão interna do gás não sofra variação quando houver variação de temperatura no ambiente em relação à temperatura de referência T 0. Para tal fim, o coeficiente de dilatação térmica linear desse material metálico deve ser: a) /(9T 0) b) /(4T 0) c) /(3T 0) d) /(2T 0) 05 - (FATEC SP/203) A água líquida e o gelo apresentam densidades volumétricas diferentes. Ao colocar um recipiente com água num congelador, após certo tempo, ela se solidificará, sua massa permanecerá constante e seu volume se alterará. Quando colocamos 00 g de água líquida num congelador, ao transformar-se em gelo, seu volume Considere as densidades: Água líquida,00 g/cm 3 Gelo 0,92 g/cm 3 a) aumentará para, aproximadamente, 92 cm 3. b) aumentará para, aproximadamente, 45 cm 3. c) aumentará para, aproximadamente, 09 cm 3. d) diminuirá para, aproximadamente, 96 cm 3. e) diminuirá para, aproximadamente, 92 cm (MACK SP/203) Uma pequena placa de certa liga metálica de coeficiente de dilatação linear médio igual a ºC possui um orifício de diâmetro 5,0 mm. Essa placa deve ser presa sobre uma superfície por meio de um pino de diâmetro 5, mm, inserido nesse orifício. Para que seja possível prender essa placa com esse pino, nós a aquecemos sem que ocorra a mudança do estado de agregação de seu material. A variação de temperatura mínima, que deve sofrer essa placa, para conseguirmos fixá-la é de a) 000 ºC b) 700 ºC c) 500 ºC d) 300 ºC e) 200 ºC 07 - (ESCS DF/203) A sensação de um paciente ao ter a campânula de um estetoscópio encostada nele é de que a peça está fria; aos poucos, essa sensação diminui. Considere que essa campânula tenha a forma cilíndrica e seja constituída de uma liga metálica isotrópica com coeficiente de dilatação volumétrico igual ºC. Considere, ainda, que a peça esteja à temperatura ambiente de 20 ºC, tenha diâmetro de 6 cm e espessura de cm, conforme ilustrado na figura abaixo. Desconsiderando a dilatação térmica da garrafa e a vaporização do líquido, e sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido é igual a C, a maior variação de temperatura, em ºC, que o líquido pode sofrer, sem que haja transbordamento, é igual a a) 35. b) 45. c) 50. d) 30. Sabendo que o paciente se encontra à temperatura de 38 ºC, assinale a opção que apresenta corretamente o acréscimo sofrido pelo raio da peça, em micrômetros, ao entrar em equilíbrio térmico com o paciente. a) 0,8 b) 6,2 c) 2,6 d) 5,4 e) 8,

2 08 - (FUVEST SP/202) 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 0 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 temperatura, um cubo de mesmo material, com volume inicial de dm 3, dilatará a) 0,72 mm 3 b) 0,54 mm 3 c) 0,36 mm 3 d) 0,27 mm 3 e) 0,8 mm (MACK SP/200) Uma placa de alumínio (coeficiente de dilatação linear do alumínio = ºC ), com 2,4 m 2 de área à temperatura de 20 ºC, foi aquecido à 76 ºF. O aumento de área da placa foi de a) 24 cm 2 b) 48 cm 2 c) 96 cm 2 d) 20 cm 2 e) 44 cm (UNIRG TO/200) Quando se constrói uma estrada de ferro, devese distanciar um trilho do outro para que a dilatação térmica não produza o efeito indesejado, apresentado na figura a seguir. NOTE E ADOTE Coeficiente de dilatação linear do alumínio: 2 x 0 5 ºC. a) mm. b) 3 mm. c) 6 mm. d) 2 mm. e) 30 mm (UEFS BA/202) Observou-se que um trilho de aço com 0,0m de comprimento, que se encontrava inicialmente a uma temperatura 25 C, com o aumento da temperatura, teve um acréscimo de 2,4mm no seu comprimento. Sabendo-se que o valor médio do coeficiente de dilatação linear do aço é,20 5 C, a temperatura final do trilho, em C, foi de a) 40 b) 42 c) 45 d) 48 e) (UNIOESTE PR/202) O funcionário de uma ferrovia precisa instalar um segmento de trilho para recompor uma linha férrea. O comprimento sem trilho é de 25,00 m. O funcionário sabe que a temperatura no local da instalação varia de 0 C, no inverno, a 40 C, no verão. O coeficiente de dilatação térmica do aço, material do qual o trilho é fabricado, é igual a 40 6 C. Se a manutenção ocorrer no inverno, qual dos valores listados abaixo aproxima-se mais do máximo comprimento que o funcionário deve cortar o trilho para encaixar no espaço a ser preenchido? a) 25,00 m. b) 24,90 m. c) 25,0 m. d) 24,99 m. e) 24,95 m. - (UECE/200) Um ferreiro deseja colocar um anel de aço ao redor de uma roda de madeira de,200 m de diâmetro. O diâmetro interno do anel de aço é,98 m. Sem o anel ambos estão inicialmente à temperatura ambiente de 28 ºC. A que temperatura é necessário aquecer o anel de aço para que ele encaixe exatamente na roda de madeira? (OBS.: Use =, 0 5 ºC para o aço). a) 80 ºC. b) 90 ºC. c) 290 ºC. d) 480 ºC. Fonte: aulas/335/imagens/trilhos.jpg, Acesso em: Na construção de uma ferrovia, com trilhos de ferro de 8 m de comprimento, a distância mínima que deve ser deixada entre dois trilhos consecutivos, para uma variação máxima de temperatura de +50ºC em relação à temperatura ambiente do dia de instalação dos trilhos é, em mm, de Coeficiente de dilatação do ferro =,2 0 5 ºC a),2 b) 2,4 c) 3,6 d) 4,8 6 - (ITA SP/200) Um quadro quadrado de lado e massa m, feito de um material de coeficiente de dilatação superficial, é pendurado no pino O por uma corda inextensível, de massa desprezível, com as extremidades fixadas no meio das arestas laterais do quadro, conforme a figura. A força de tração máxima que a corda pode suportar é F. A seguir, o quadro é submetido a uma variação de temperatura T, dilatando. Considerando desprezível a variação no comprimento da corda devida à dilatação, podemos afirmar que o comprimento mínimo da corda para que o quadro possa ser pendurado com segurança é dado por 2 - (UFG GO/200) Deseja-se acoplar um eixo cilíndrico a uma roda com um orifício circular. Entretanto, como a área da seção transversal do eixo é 2,0% maior que a do orifício, decide-se resfriar o eixo e aquecer a roda. O eixo e a roda estão inicialmente à temperatura de 30ºC. Resfriando-se o eixo para 20ºC, calcule o acréscimo mínimo de temperatura da roda para que seja possível fazer o acoplamento. O eixo e a roda são de alumínio, que tem coeficiente de dilatação superficial de 5,00 5 ºC. 3 - (MACK SP/200) Uma chapa metálica de área m 2, ao sofrer certo aquecimento, dilata de 0,36 mm 2. Com a mesma variação de a) 2F T /mg b) 2F ( T) /mg c) 2F ( T) / 4F m g d) 2F ( T) /(2F mg) 2 2 e) 2F ( T) /(4F 2 m g ) / 7 - (UFRR/200) Na construção civil para evitar rachaduras nas armações longas de concreto, como por exemplo, pontes, usa-se a

3 construção em blocos separados por pequenas distâncias preenchidas com material de grande dilatação térmica em relação ao concreto, como o piche betuminoso. Uma barra de concreto, de coeficiente linear,9 0-5 /ºC e comprimento 00 metros a 30 ºC, sofrerá uma dilatação linear a 40 ºC de: a),9 0-2 metros b),5 0-3 metros c),9 0-5 metros d),7 0 - metros e) 2, 0-2 metros 8 - (UNCISAL/200) A cidade do Rio de Janeiro foi escolhida para sediar os jogos olímpicos de 206. Dentre os esportes que compõem os jogos, a natação sempre se destaca, sendo praticada em piscinas de 50 m de extensão. Há, porém, piscinas de 25 m usadas para treinamento e, às vezes, também em competições. Considere uma piscina semiolímpica, de 25 m de comprimento por 0 m de largura e 2 m de profundidade, cheia de água a temperatura ambiente de 8 o C. Deseja-se aquecê-la até 30 o C, temperatura considerada ideal para a prática da natação. Para evitar dissipação para o ar, a piscina é coberta por uma grande lona isolante durante o aquecimento. Nesse aquecimento, observa-se que o volume de água aumenta em cerca de %. Pode-se concluir que o coeficiente de dilatação volumétrica da água vale, em o C -, aproximadamente. a), b), c) 8, d) 8, e) 8, (FMJ SP/200) Um bloco de ferro homogêneo recebeu 20 6 J de calor e, como consequência, sofreu dilatação volumétrica. Considere as seguintes informações sobre o ferro: coeficiente de dilatação volumétrica = 3,60 5 ºC ; calor específico = 0,50 3 J/(kg.K); massa específica = 80 3 kg/m 3. A variação de volume sofrida por esse bloco, em múltiplos de 0 5 m 3, foi de a) 0,3. b) 0,6. c) 0,9. d),8. e) 3, (UFG GO/2009) 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 T s, ele é ligado e, ao ser reduzida para uma temperatura inferior T i, é desligado. Esse sistema, composto por um tubo cilíndrico fechado de área A 0 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 T s quando o sistema é ligado. b) 3,2 0 5 ºC. c),3 0 5 ºC. d) 3, 0 5 ºC (UFG GO/2009) No verão, na cidade de Goiânia, há uma variação de temperatura entre o dia e a noite de aproximadamente 20 ºC. Um morador da cidade aproveita a baixa temperatura da noite para abastecer seu automóvel, e o faz até completar o tanque de 50 litros. Esse automóvel permanece desligado até às 2 horas do outro dia quando a temperatura está alta. Sabe-se que a gasolina possui coeficiente de dilatação volumétrica de,0 0 3 ºC. Desprezando a dilatação do tanque de combustível e considerando as condições expostas, calcule o volume de gasolina que transbordará pelo suspiro do tanque do carro desse morador (ESPCEX/2009) Um estudante de Física, desejando medir o coeficiente de dilatação volumétrico de uma substância líquida, preenche completamente um recipiente de 400 cm 3 de volume interno com a referida substância. O conjunto encontra-se inicialmente à temperatura de equilíbrio t = 0 ºC e é aquecido até a temperatura de equilíbrio t 2 = 90 ºC. O coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente é = 4,0 0 5 ºC. Sabendo que houve um transbordamento de 20 cm 3 do líquido, o coeficiente de dilatação da substância líquida é de a) 2, ºC b) 5, ºC c) 6, ºC d) 6, ºC e), ºC 24 - (UFJF MG/2008) O comprimento de uma barra de latão varia em função da temperatura, segundo a Figura 4 a seguir. O coeficiente de dilatação linear do latão, no intervalo de 0 C a 00 C, vale: -5 a),00x 0 / º C -5 b) 5,00x 0 / º C -5 c) 2,00x 0 / º C -4 d) 2,00x 0 / º C -4 e) 5,00x 0 / º C 25 - (FEI SP/2008) Em uma estrada de ferro, as seções dos trilhos possuem 20m de comprimento a 20ºC e estão separadas umas das outras por um espaçamento de 8mm. Qual é a máxima temperatura que a ferrovia suporta para que não haja empenamento dos trilhos? Dado º C - Adote g = 0 m/s 2 a) 25ºC b) 30ºC c) 35ºC d) 40ºC e) 50ºC Dados: Ti 2ºC h 6,0m A 0,0 x 0 m a Hg 40x 0 ºC -5 3 V0,0 x 0 m 2 - (UNIMONTES MG/2009) Uma barra metálica possui comprimento igual a 40,25 cm, a 20 ºC, e 40,48 cm, a 45,0 ºC. O valor do seu coeficiente de dilatação linear médio para esse intervalo de temperatura é, aproximadamente, a) 2,3 0 5 ºC (FFFCMPA RS/2008) 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,2 mm entre as outras duas extremidades, à temperatura de 5 ºC. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é,2.0-5 º C -, as duas vigas ficarão encostadas quando a temperatura atingir a) 2º C. b) 5º C.

4 c) 20º C. d) 25º C. e) 35º C (FEI SP/2008) Uma barra de secção 40 mm 2 a 20 C possui comprimento de m. Quando sua temperatura passa para 200 C o comprimento da barra aumenta 0,9%. Qual é o coeficiente de dilatação linear do material que compõe a barra? Adote g = 0 m/s 2 a).0-5 C - b) C - c) C - d) C - e) C (UFRJ/2008) Um incêndio ocorreu no lado direito de um dos andares intermediários de um edifício construído com estrutura metálica, como ilustra a figura. Em conseqüência do incêndio, que ficou restrito ao lado direito, o edifício sofreu uma deformação, como ilustra a figura (UFS SE/2007) Uma chapa retangular de zinco, de dimensões 80 cm x 25cm, sofre elevação uniforme de 45ºF em sua temperatura. Sabe se que, sob pressão de,0 atmosfera, aos pontos de fusão do gelo e de ebulição da água correspondem os valores 32 e 22 graus Fahrenheit, respectivamente, e que o coeficiente de dilatação linear do zinco é de º C. Nesse aquecimento, o aumento da área da chapa é, em cm 2, a),0 b) 2,5 c) 4,0 d) 5,5 e) 8, (UFPE/2007) A figura mostra um balanço AB suspenso por fios, presos ao teto. Os fios têm coeficientes de dilatação linear -5 K - A,5 x 0 e - B 2,0 x 0-5 k, e comprimentos LA e LB, respectivamente, na temperatura T 0. Considere L B = 72 cm e determine o comprimento L A, em cm, para que o balanço permaneça sempre na horizontal (paralelo ao solo), em qualquer temperatura. Com base em conhecimentos de termologia, explique por que o edifício entorta para a esquerda e não para a direita (UFC CE/2008) Duas barras, A e B, construídas de materiais diferentes, são aquecidas de 0 a 00 C. Com base na figura abaixo, a qual fornece informações sobre as dilatações lineares sofridas pelas barras, determine: a) os coeficientes de dilatação linear das barras A e B. b) a razão entre os coeficientes de dilatação linear das barras A e B (UFAC/2006) A diferença entre os comprimentos de duas barras é de 5,0 cm, qualquer que seja a temperatura que elas suportem. Sendo os coeficientes de dilatação linear o o - 6x0 C e 2 2x0 C, qual o comprimento da barra menor a 0 ºC? a) 2 cm b) 6 cm c) 2, cm d) 26 cm e) 05 cm 35 - (UFC CE/2006) Numa experiência de laboratório, sobre dilatação superficial, foram feitas várias medidas das dimensões de uma superfície S de uma lâmina circular de vidro em função da temperatura T. Os resultados das medidas estão representados no gráfico abaixo (UECE/2007) Considerando que os coeficientes de dilatação do - aço, do alumínio e do latão são, respectivamente, x0 ºC, x 0 º C e 9 x 0 º C, o coeficiente de dilatação linear de uma haste de 0m, constituída por uma barra de aço de 3m, uma barra de alumínio de 5m e por uma barra de latão de 2m, é: a) 5,3 x 0 6 ºC b) 8,6 x 0 6 ºC c) 23,0 x 0 6 ºC d) 87,0 x 0 6 ºC 3 - (UFAM/2007) O gráfico a seguir representa a variação da temperatura de uma barra metálica em função do comprimento L. O coeficiente de dilatação linear da barra em ºC vale: a) 4 x 0 b) 4 x 0 3 c) 2 x 0 5 d) 4 x 0 5 e) x 0 5 Com base nos dados experimentais fornecidos no gráfico, pode-se afirmar, corretamente, que o valor numérico do coeficiente de dilatação linear do vidro é: a) 24x0 6 ºC. b) 8x0 6 ºC. c) 2x0 6 ºC. d) 9x0 6 ºC. e) 6x0 6 ºC (UFAM/2006) Considere duas barras metálicas homogêneas A e B com coeficientes de dilatação linear α A e α B = 4α A, respectivamente. Sabendo-se que em t = 0ºC o comprimento da barra A é o dobro da barra B, a temperatura na qual as barras têm os mesmos comprimentos vale: a) 4A b) 2B

5 c) d) e) A 2A 4 A 37 - (UNIMAR SP/2006) Um recipiente (copo) fabricado em aço 0 ( 2x0 C ), com volume igual a 200 cm 3 a 0ºC, está 0 cheio de líquido ( 490x0 C ). Se o recipiente e conteúdo forem aquecidos até 00 ºC, o líquido transborda? a) Sim, aproximadamente 09 cm 3 b) Sim, aproximadamente 9,9 cm 3 c) Sim, aproximadamente 0,9 cm 3 d) Sim, aproximadamente 90 cm 3 e) Não (ESCS DF/2006) Suponha que, a temperatura ambiente, você tenha um cilindro metálico sólido de diâmetro D e um cilindro oco, feito do mesmo metal que o primeiro, mas de diâmetro interno d menor que D, como indica a figura. Seja o coeficiente de dilatação linear do metal do qual são feitos os cilindros. Para inserir o cilindro sólido dentro do cilindro oco, a temperatura do cilindro sólido deve abaixar em, pelo menos: D d a) T D D b) T (D d) c) (D d) T D d) d T (D d) e) T (D- d) d 39 - (UNIMONTES MG/2006) Uma lâmina de vidro de coeficiente de dilatação linear 9 x 0 ºC tem volume V 0 à temperatura de 20ºC. Para que o volume dessa lâmina aumente 2,7%, devemos elevar a sua temperatura para: a) 00ºC b) 300ºC c) 500ºC d) 800ºC 40 - (UFMA/2006) Uma haste de cobre a 20 C é aquecida até que seu comprimento aumente em %. A temperatura final da haste em C é: Dado: cobre 6x0 º C a) 625 b) 645 c) 635 d) 655 e) (FMTM MG/2005) A equação que apresenta corretamente a relação entre o coeficiente de expansão volumétrica de um material devido ao seu aquecimento,, e o seu respectivo coeficiente de expansão linear,, é: a) = 3 3. b) = 3. c) = + 2. d) = 3. e) = (UPE/2009) Uma haste de aço de comprimento L A tem coeficiente de dilatação linear A, e uma haste de cobre de comprimento L C tem coeficiente de dilatação linear C. Ambas se encontram a uma temperatura inicial de 0 ºC. Sabendo-se que, quando as hastes estão sendo aquecidas ou resfriadas, a diferença L L A L C entre seus comprimentos permanece constante. Nessas condições, é CORRETO afirmar que L vale a) b) c) d) L A C A C L C C A L C C A C LC A LC A C e)

6 GABARITO: ) Gab: B 2) Gab: B 3) Gab: C 4) Gab: C 5) Gab: C 6) Gab: A 7) Gab: A 8) Gab: C 9) Gab: C 0) Gab: D ) Gab: A 2) Gab: T r = 349,0 ºC 3) Gab: B 4) Gab: C 5) Gab: D 6) Gab: E 7) Gab: A 8) Gab: D 9) Gab: D 20) Gab: T S 7ºC 2) Gab: A 22) Gab:,0 L 23) Gab: D 24) Gab: C 25) Gab: D 26) Gab: D 27) Gab: E 28) Gab: Como um metal se dilata quando se aquece, a estrutura metálica do lado direito do prédio passa a ter um comprimento maior do que a estrutura metálica em seu lado esquerdo devido ao aquecimento provocado pelo incêndio que ocorreu no lado direito. Para que a altura do prédio medida em seu lado direito fique maior do que a medida pelo lado esquerdo, o prédio entortará necessariamente para o lado esquerdo, como indicado na figura 2. L 29) Gab: a) Para a barra A, temos,0022,0000 0, 0022 e T 00º C. Portanto, A 22x0 /º C. Para a barra B, temos L0 L,00,0000 0,00e T 00º C. Portanto, B x0 /º C. L0 22x0 /ºC b) Conseqüentemente, A 2. B x0 /ºC 30) Gab: B 3) Gab: D 32) Gab: B 33) Gab: 96 cm 34) Gab: B 35) Gab: D 36) Gab: D 37) Gab: A 38) Gab: A 39) Gab: A 40) Gab: B 4) Gab: D 42) Gab: D

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