UFRGS 2015 — questão 11 de Física

Gabarito CTermologia — dilatação linear (gráfico)Concurso Vestibular · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 11 de Física do UFRGS 2015

Enunciado em texto

Duas barras metálicas, X e Y, de mesmo comprimento (l) em temperatura ambiente T0T_0, são aquecidas uniformemente até uma temperatura T. Os materiais das barras têm coeficientes de dilatação linear, respectivamente αX\alpha_X e αY\alpha_Y, que são positivos e podem ser considerados constantes no intervalo de temperatura ΔT=T−T0\Delta T = T - T_0.

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: Δl/l\Delta l/l (×10−3\times 10^{-3}) no eixo vertical, de 0 a 4, e ΔT\Delta T 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 αY=2αX\alpha_Y = 2\alpha_X, 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:

Δl=l α ΔT  ⇒  Δll=α ΔT\Delta l = l\,\alpha\,\Delta T \;\Rightarrow\; \frac{\Delta l}{l} = \alpha\,\Delta T

Então, no gráfico Δl/l×ΔT\Delta l/l \times \Delta T, 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 2×10−32 \times 10^{-3}; então Y tem de marcar 4×10−34 \times 10^{-3} 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 2αX2\alpha_X.

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.

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