UFRGS 2015 — questão 11 de Física

Enunciado em texto
Duas barras metálicas, X e Y, de mesmo comprimento (l) em temperatura ambiente , são aquecidas uniformemente até uma temperatura T. Os materiais das barras têm coeficientes de dilatação linear, respectivamente e , que são positivos e podem ser considerados constantes no intervalo de temperatura .
Na figura abaixo, a reta tracejada X representa o acréscimo relativo Δl/l no comprimento da barra X, em função da variação da temperatura.
[Gráfico: () no eixo vertical, de 0 a 4, e no horizontal (sem números, com três linhas de grade internas igualmente espaçadas). Seis retas partem da origem. A reta tracejada X chega a 2 no fim do eixo horizontal. As retas cheias: 1 chega a 0,5 no fim do eixo; 2 chega a 1 no fim do eixo; 3 chega a 4 no fim do eixo (canto superior direito); 4 chega a 4 em cerca de 3/4 do eixo horizontal; 5, a mais inclinada, chega a 4 em cerca de 1/3 do eixo.]
Sabendo que , assinale a alternativa que indica a reta que melhor representa o acréscimo Δl/l no comprimento da barra Y, em função da variação da temperatura.
(A) 1
(B) 2
(C) 3
(D) 4
(E) 5
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2015, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: qual reta do gráfico corresponde à barra Y, que tem o dobro do coeficiente de dilatação.
Passo 1 — a dilatação relativa. Da lei da dilatação linear:
Então, no gráfico , cada barra dá uma reta pela origem cuja inclinação é o coeficiente α.
Passo 2 — dobro do α, dobro da inclinação. Para o mesmo ΔT, Y tem de dilatar o dobro de X. No fim do eixo horizontal, X marca ; então Y tem de marcar no mesmo ΔT. A reta que passa pelo canto superior direito (4 no fim do eixo) é a 3.
⚠️ A armadilha: comparar as retas pelo ponto em que cada uma termina no desenho, e não no mesmo ΔT. As retas 4 e 5 também “chegam a 4”, mas antes do fim do eixo: são mais inclinadas, com α maior que .
A ideia em uma frase: no gráfico Δl/l × ΔT, a inclinação é o coeficiente de dilatação: α dobrado é reta com o dobro da altura no mesmo ΔT.
Resposta: alternativa C (reta 3).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.