ENEM 2009 PPL — questão 38 de Física
Enunciado em texto
A dilatação dos materiais em função da variação da temperatura é uma propriedade física bastante utilizada na construção de termômetros (como o ilustrado na figura I) construídos a partir de lâminas bimetálicas, como as ilustradas na figura II, na qual são indicados os materiais A e B — antes e após o seu aquecimento.
[Figura I: foto de um termômetro de forno (“OVEN THERMOMETER”) de mostrador, com escala externa de 200 a 500 e interna de 100 a 250; no centro, uma espiral metálica ligada ao ponteiro. Figura II: à esquerda, uma lâmina reta e vertical formada por duas tiras coladas, o material A do lado esquerdo e o B do lado direito; à direita, a mesma lâmina aquecida por uma vela colocada embaixo, agora curvada, com a ponta de cima inclinada para a direita.]
Com base nas leis da termodinâmica e na dilatação de sólidos sob a influência de temperatura variável, conclui-se que
a) a lâmina bimetálica se curvará para a direita, caso o coeficiente de dilatação linear do material B seja maior que o coeficiente de dilatação linear do material A,
b) a substância utilizada na confecção do material A é a mesma usada na confecção do material B.
c) a lâmina se curvará para a direita, independentemente do tipo de material usado em A e B.
d) o coeficiente de dilatação dos materiais é uma função linear da variação da temperatura.
e) o coeficiente de dilatação linear é uma grandeza negativa.
(Enunciado e figura: ENEM 2009 PPL (2ª aplicação), Caderno 3 – Branco — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que é verdade sobre a dilatação e o funcionamento da lâmina bimetálica.
Passo 1 — a lei da dilatação linear. Para variações de temperatura comuns, o aumento de comprimento é proporcional ao comprimento inicial e à variação de temperatura:
O coeficiente α é característico do material e praticamente constante na faixa de uso. Assim, a dilatação ΔL é uma função linear (proporcional) de ΔT. É essa a ideia que a alternativa D quer expressar.
Passo 2 — como a lâmina curva. As duas tiras estão coladas e têm o mesmo comprimento inicial. Ao aquecer, a de maior α se alonga mais e fica do lado de fora da curva (o lado mais comprido do arco); a lâmina se dobra para o lado do material de menor α.
Passo 3 — aplicar à figura II. A lâmina aquecida se curva para a direita: o lado de fora é o esquerdo, onde está A. Então .
Por que não as outras: (A) inverte a regra: se B dilatasse mais, B ficaria do lado de fora e a lâmina se curvaria para a esquerda. (B) com o mesmo material nas duas tiras, elas dilatariam igual e a lâmina não curvaria: o par bimetálico precisa de materiais diferentes. (C) o sentido da curva depende de qual material tem maior α. (E) os sólidos comuns se dilatam ao serem aquecidos, então α é positivo.
Atenção ao texto da (D): escrito ao pé da letra, ele está impreciso, porque quem varia linearmente com ΔT é a dilatação ΔL, e não o coeficiente α (que é aproximadamente constante). Ainda assim, é a única alternativa que traz uma ideia correta da Física, e é a resposta oficial.
⚠️ A armadilha: a (A). Muita gente pensa que a lâmina “se dobra para o lado do material que dilata mais”. É o contrário: quem dilata mais fica por fora da curva.
A ideia em uma frase: a dilatação é proporcional à variação de temperatura (ΔL = L₀αΔT), e a lâmina bimetálica curva para o lado do material que dilata menos.
Resposta: alternativa D (a dilatação varia linearmente com a variação de temperatura).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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