Ano 2022#termologia#dilatacao-linear#anulada

Sobre o tema

Lâminas bimetálicas são dispositivos compostos por duas camadas de metais com diferentes coeficientes de dilatação linear, geralmente latão e ferro. Quando submetidas a uma variação de temperatura, as diferenças nas taxas de expansão fazem com que a lâmina se curve, permitindo sua utilização como termômetro ou termostato. O problema apresentado envolve a estimativa da temperatura de um fluido a partir da deflexão de uma lâmina bimetálica, medida indiretamente pelo desvio de um feixe de laser em uma parede. Para resolver, é necessário relacionar a variação de temperatura com o raio de curvatura da lâmina, considerando a geometria do sistema (distância da parede, comprimento da lâmina, espessura) e as propriedades dos materiais. Este tipo de questão exige domínio dos conceitos de dilatação linear, momento fletor e trigonometria aplicada.

Tópicos relacionados

  • Dilatação linear de sólidos
  • Lâminas bimetálicas e termostatos
  • Raio de curvatura em vigas bimetálicas
  • Reflexão de luz e geometria angular
  • Estimativa de temperatura por deflexão

Enunciado

Um pesquisador mergulha uma lamina bimetalica de latao e ferro de 5 cm de comprimento, 0,3 mm de espessura e perfeitamente plana a 20 C em um fluido para estimar a sua temperatura. Um feixe de laser incide sobre a extremidade superior da lamina. A extremidade inferior e mantida fixa e sempre vertical. A lamina bimetalica encontra-se a distancia d = 20,0 cm de uma das paredes do recipiente, atravessada pelo feixe no ponto P1. O laser reflete na extremidade da lamina e volta a incidir sobre a mesma parede no ponto P2, distante L = 11,4 cm do ponto P1. Coeficientes de dilatacao linear: latao alpha_1 = 18e-6 K^-1, ferro alpha_2 = 2e-6 K^-1. Assinale a alternativa que apresenta o intervalo contendo a melhor estimativa da temperatura do fluido.

Alternativas

  • A)

    30 C <= T <= 80 C

  • B)

    80 C <= T <= 130 C

  • C)

    130 C <= T <= 180 C

  • D)

    180 C <= T <= 230 C

  • E)

    230 C <= T <= 280 C

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Perguntas frequentes

Como funciona uma lâmina bimetálica?

Dois metais com diferentes coeficientes de dilatação são unidos. Ao aquecer, um se expande mais que o outro, curvando a lâmina para o lado do metal de menor expansão.

Qual a aplicação prática de lâminas bimetálicas?

São usadas em termostatos, termômetros e interruptores térmicos, convertendo variação de temperatura em movimento mecânico.

O que determina a curvatura de uma lâmina bimetálica?

A curvatura depende da diferença entre os coeficientes de dilatação, da variação de temperatura e da espessura da lâmina. Metais com maior diferença produzem maior deflexão.

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