Sobre o tema
A dilatação térmica é um fenômeno fundamental em física e engenharia, onde materiais mudam de dimensão com a temperatura. Em problemas de geometria, como o apresentado pelo IME, é comum combinar expansão linear em diferentes direções, especialmente quando o corpo não é simplesmente retilíneo. O coeficiente de dilatação volumétrica γ relaciona-se com o linear α por α = γ/3 para materiais isotrópicos. A determinação do deslocamento de um ponto em uma estrutura composta por segmentos perpendiculares exige a soma vetorial das expansões individuais, levando a expressões com raízes quadradas. Este tipo de questão testa tanto a compreensão da dilatação quanto a capacidade de lidar com geometria e álgebra vetorial.
Tópicos relacionados
- dilatação térmica linear e volumétrica
- relação entre coeficientes α e γ
- soma vetorial de deslocamentos
- expansão em estruturas perpendiculares
- aplicações em engenharia termomecânica
Enunciado
Inicialmente, um poste, fabricado com material de coeficiente de dilatacao volumetrica gama, tem as dimensoes indicadas na figura, estando o ponto A fixo. Ao ser submetido a um aumento de temperatura T, o ponto B e deslocado de:
Alternativas
- A)
sqrt(17)gamaT*L/4
- B)
sqrt(5)gamaT*L/12
- C)
sqrt(17)gamaT*L/21
- D)
sqrt(17)gamaT*L/12
- E)
gamaTL/4
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Perguntas frequentes
Qual a diferença entre dilatação linear e volumétrica?
Dilatação linear mede a variação em uma dimensão (como comprimento), enquanto a volumétrica mede a variação do volume. Para materiais isotrópicos, o coeficiente volumétrico é aproximadamente três vezes o linear.
Como calcular o deslocamento de um ponto em uma estrutura que se expande?
Deve-se decompor a estrutura em segmentos retilíneos, calcular a expansão de cada um segundo sua direção e orientação, e então somar vetorialmente esses deslocamentos para obter o deslocamento total.
Por que o coeficiente linear α é um terço do volumétrico γ?
Em um material isotrópico, a expansão ocorre igualmente nas três direções ortogonais. A variação relativa de volume é aproximadamente 3 vezes a variação relativa linear, para pequenas variações de temperatura.
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