A Dilatação Térmica
Por: Bruno Zanini • 25/6/2017 • Relatório de pesquisa • 1.982 Palavras (8 Páginas) • 430 Visualizações
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FACULDADES INTEGRADAS DE OURINHOS - FIO
Faculdades Integradas de Ourinhos
Faculdade de Engenharia
Engenharia B – 1º semestre - 2017
LABORATÓRIO DE FÍSICA
EXPERIMENTO 1: Dilatação Térmica
Professor responsável: Prof.º. Dr.Luciano Monteiro da Silva
Alunos: Bruno Zanini ID: 206885
Flávio de Lucas Pereira Frutuoso ID: 218120
Heron Miranda Guidelli ID: 205236
João Pedro Souza Bertolini ID: 213237
Luan Duarte da Silva ID: 217047
Ourinhos
2017
Conteúdo
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INTRODUÇÃO
Embora o assunto dilatação térmica não pareça ser comum ao nosso cotidiano, este está muito mais presente do que possamos imaginar. Tal tema está implícito desde a dificuldade de abrir um frasco resfriado de tampa metálica até trilhos ferroviários projetados com lacunas entre suas ligações, de forma que quando aquecidas em dias quentes, juntamente ao calor gerado pelo atrito das rodas dos trens, elas se dilatem e preencham tais lacunas, se tais espaços não fossem calculados previamente, provavelmente a dilatação dos trilhos faria com que estes sofressem deformações em suas superfícies devido a ausência de espaço para a expansão entre as barras, tais deformações seriam capazes de gerar acidentes graves a este meio de transporte utilizado corriqueiramente para o transporte de cargas e passageiros.
Além destes exemplos RAMALHO (2008, p. 37) cita também os seguintes:
Em pontes, viadutos e grandes construções, empregam-se as chamadas juntas de dilatação. Elas evitam que variações das dimensões devidas a mudança de temperatura venham a danificar a estrutura do concreto. Às vezes, a junta de dilatação consiste em roletes sobre os quais a estrutura pode deslizar, compensando os efeitos da dilatação.
Nos calçamentos, separam-se as placas de cimento por ripas de madeira ou varas de plástico que “absorvem” eventuais dilatações das placas, impedindo que elas se rachem.
Os fios instalados entre os postes nas ruas, ou entre as torres da linha de alta tensão não são esticados. Esse procedimento visa evitar que, no inverno, com a queda de temperatura, a contração possa esticar esses fios a ponto de eles se romperem. É possível observar ainda que, em dias quentes de verão, os fios entre os postes costumam se apresentar mais curvos, em virtude da dilatação.
A respeito de tais dilatações RAMALHO (2008, p.31) afirma que:
Geralmente, quando a temperatura de um corpo aumenta, suas dimensões também aumentam. A esse fenômeno dá-se o nome de dilatação térmica. Quando diminuem as dimensões do corpo, em virtude da diminuição da temperatura, temos a contração térmica.
A dilatação de um corpo pelo aumento de temperatura é conseqüência do aumento da agitação das partículas constituintes do corpo – sejam elas átomos, moléculas ou íons, de acordo com o material. As colisões entre essas partículas tornam-se mais violentas após o aquecimento, o que causa uma separação maior entre elas.
A respeito de tais dilatações Zemansky (2008, p.104) diz que:
Podemos entender como dilatação térmica qualitativamente, em termos das moléculas do material. Modelamos as forças Inter atômicas de um solido usando molas. Cada átomo vibra em torno de uma posição de equilíbrio. Quando a temperatura aumenta, a energia e a amplitude das vibrações também aumentam. As forças das molas Inter atômicas não são mais simétricas em relação à posição de equilíbrio; este comportamento é análogo ao da mola que se dilata com mais facilidade do que comprime. Consequentemente, quando a amplitude das vibrações aumenta, a distância média entre as moléculas também aumenta. À medida que os atamos se afastam, todas as dimensões aumentam.
Conforme a afirmações acima, pode-se chegar a conclusão que tanto a dilatação quanto a contração térmica estão diretamente ligadas a temperatura, pois quando a temperatura aumenta o corpo tende a expandir, porém quando a temperatura diminui este tende a contrair, prova desta última afirmação dá-se ao fato da dificuldade em se abrir frascos de vidro com tampas metálicas após serem resfriados a uma temperatura consideravelmente fria, tal dificuldade decai sobre uma característica intrínseca dos materiais utilizados, chamada de coeficiente de dilatação linear, pelo fato deste coeficiente na tampa do metal ser maior que a do vidro, este sofrerá mais com a variação térmica, podendo dilatar ou contrair com mais facilidade em relação ao vidro.
Por fim este a execução do experimento em questão visa à aplicação prática das teorias da dilatação térmica aqui brevemente contextualizadas, também visa expandir o conhecimento dos indivíduos integrantes deste experimento acerca de tal assunto, além de desenvolver suas habilidades em relação ao manuseio dos equipamentos utilizados para a execução deste.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Para a realização deste experimento alguns conceitos e equações devem ser abordados, para que logo em seguida possam ser postos em uso sem que haja dúvidas ou incertezas dos resultados posteriormente apresentados.
Embora a teoria de erros não seja o foco principal deste experimento, esta foi de grande importância para a obtenção dos resultados, devido a tal importância esta será abordada neste tópico. Em se tratando de tal teoria, sabe-se que esta é utilizada para a aquisição de uma medida mais precisa, por isso para se aplicar tal teoria é necessário a coleta de mais de 1 medida de um mesmo local sobre um objeto, pois este teorema utiliza como base a media aritmética.
Conforme dito anteriormente a media é imprescindível para tal teoria, desta forma a equação abaixo visa representar a obtenção desta:
(equação 1)[pic 2]
Obtida a media das medidas é necessário calcular o desvio padrão, tal desvio é calculado pela seguinte equação:
p = 2 (equação 2)[pic 3][pic 4]
Se o desvio obtido for menor que a precisão do aparelho utilizado para aferir o objeto, a escrita correta da medida respeitará a precisão deste:
σp< p → = p (equação 3)[pic 5]
Se o desvio obtido for maior que a precisão do instrumento, tal desvio deverá ser dividido pela raiz quadrada da quantidade de elementos obtidos:
p → = (equação 4)[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]
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