Uma barra de ferro, coeficiente de dilatação linear 12×10−6°C−1,
possui um comprimento de 15 m a 20 °C, se a barra é aquecida até 150 °C, determine
a) A dilatação sofrida pela barra;
b) O comprimento final da barra.
Dados do problema:
- Coeficiente de dilatação linear do ferro: α = 12×10−6°C−1;
- Comprimento inicial da barra: L0 = 15 m;
- Temperatura inicial da barra: ti = 20 °C;
- Temperatura final da barra: tf = 150 °C.
Esquema do problema:
Solução:
a) A dilatação da barra será
\[
\begin{gather}
\bbox[#99CCFF,10px]
{\Delta L=\alpha L_0\Delta t}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\Delta L=\alpha L_0(t_f-t_i) \\[5pt]
\Delta L=12\times 10^{-6}\times 15\times(150-20) \\[5pt]
\Delta L=180\times 10^{-6}\times 130 \\[5pt]
\Delta L=23400\times 10^{-6}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\bbox[#FFCCCC,10px]
{\Delta L=0,02\;\mathrm m}
\end{gather}
\]
b) O comprimento final da barra será
\[
\begin{gather}
\bbox[#99CCFF,10px]
{\Delta L=L-L_0}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
L=L_0+\Delta L \\[5pt]
L=15+0,02
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\bbox[#FFCCCC,10px]
{L=15,02\;\mathrm m}
\end{gather}
\]