FUVEST 2014 — questão 17 de Física
Enunciado em texto
Uma lâmina bimetálica de bronze e ferro, na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas extremidades, como visto na figura abaixo.
[Figura: a lâmina horizontal presa a uma parede à esquerda; a tira de cima é o bronze (branca) e a de baixo é o ferro (cinza).]
Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais adequadamente representada pela figura:
a) [Lâmina reta e horizontal, do mesmo comprimento da original, bronze em cima e ferro embaixo.]
b) [Lâmina reta e horizontal, mais comprida que a original, bronze em cima e ferro embaixo.]
c) [Lâmina encurvada para cima: a ponta livre sobe; o bronze fica do lado de dentro da curva (côncavo) e o ferro do lado de fora.]
d) [Lâmina encurvada para baixo: a ponta livre desce; o bronze fica do lado de fora da curva (convexo) e o ferro do lado de dentro.]
e) [Lâmina que primeiro desce e depois volta a subir, como uma barriga para baixo, com a ponta livre na altura do engaste.]
Note e adote: O coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é °C⁻¹. O coeficiente de dilatação térmica linear do bronze é °C⁻¹. Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme.
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2014, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: como a lâmina de dois metais se deforma quando é aquecida.
Passo 1 — quem dilata mais. Na dilatação linear, . Com o mesmo comprimento inicial e o mesmo ΔT, dilata mais quem tem α maior: o bronze (1,8 contra 1,2, em °C⁻¹).
Passo 2 — por que a lâmina encurva. As duas tiras estão grudadas uma na outra e não podem escorregar. O bronze, querendo ficar mais comprido que o ferro, só consegue isso se ficar do lado de fora da curva, que é o lado mais longo de um arco. O ferro fica do lado de dentro.
Passo 3 — para que lado. O bronze está em cima. Ficando do lado de fora (convexo), a lâmina se curva para baixo, para o lado do ferro. É a figura (D).
Por que não as outras: (A) e (B) ficam retas, o que só aconteceria se os dois metais dilatassem igual; (C) encurva para o lado errado, com o bronze por dentro; (E) não tem curvatura num sentido só, o que não acontece com temperatura uniforme.
⚠️ A armadilha: achar que a lâmina “dobra para o lado do metal que dilata mais” e marcar a (C). É o contrário: o metal que dilata mais fica do lado de fora, e a lâmina se curva para o lado do que dilata menos.
A ideia em uma frase: na lâmina bimetálica, o metal de maior coeficiente de dilatação fica no lado de fora da curva.
Resposta: alternativa D.
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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