Urmas exfera cora de shuminio tem tum raio interno de 10 cme rasid extermo de 12 cm a
C. O coviciente de quazide as temperatura sobe para wo th.
hesper
b. De qumemps varias emn cun a canda da canidado?
hesper
b. De qumemps varias emn cun a canda da canidado?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma esfera oca de alumínio que tem um raio interno de 10 cm e um raio externo de 12 cm a uma temperatura de 15°C. A gente precisa entender como as áreas dessa esfera variam quando a temperatura aumenta. Para resolver isso, vamos usar o conceito de dilatação térmica, que explica como os materiais se expandem ou contraem com a mudança de temperatura. Precisamos saber o coeficiente de dilatação linear do alumínio e a variação da temperatura para calcular essa mudança nas áreas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o coeficiente de dilatação linear. Ele, geralmente representado por
, indica o quanto um material se expande por grau de aumento de temperatura. A fórmula básica para dilatação linear é:
Onde:
-
é a variação do comprimento, -
é o comprimento inicial, -
é o coeficiente de dilatação linear, -
é a variação de temperatura.
Passo 3
No caso da esfera, estamos interessados na variação das áreas, não apenas dos comprimentos. A área de uma esfera é dada por:
Então, se o raio muda devido à dilatação térmica, a área também vai mudar. Precisamos encontrar como
se relaciona com
.
Passo 4
Vamos calcular a variação do raio (
) usando a dilatação linear. Supondo que o coeficiente de dilatação linear do alumínio seja
(você deve substituir pelo valor específico se for dado no exercício) e que a temperatura aumenta para
graus Celsius, temos:
Onde:
-
é o raio inicial, -
(a variação de temperatura).
Passo 5
Agora, vamos encontrar a nova área (
) da esfera após a dilatação. Primeiro, calculamos o novo raio:
Então, a nova área será:
Passo 6
A variação na área (
) é a diferença entre a nova área e a área inicial:
Simplificando:
Como
é muito pequeno, podemos ignorar o termo
, ficando:
Passo 7
Então, a variação das áreas da esfera com a mudança de temperatura é aproximadamente proporcional a
. Isso significa que, conforme a temperatura aumenta, as áreas internas e externas da esfera aumentam de acordo com essa fórmula.
Resposta
A variação das áreas da esfera oca de alumínio ao aumentar a temperatura é aproximadamente
, onde
é o raio inicial,
é o coeficiente de dilatação linear do alumínio e
é a variação de temperatura.
Exercícios relacionados
Três partículas são mantidas fixas em um eixo Xx. A partícula 1, de carga
, está em
a partícula 2, está em
. Determine a razão
para que a força eletrostática a que está submetida a partícula 3 seja nula se a partícula 3 estiver no ponto
.
a.
5
b.
c.
d.
125125
a.
5
b.
c.
d.
125125
Duas partículas de mesma carga são colocadas a
de distância uma da outra e liberadas a partir do repouso. A aceleração inicial da primeira partícula é
e a da segunda é
. Se a massa da primeira partícula é de
.
, determine o módulo da carga das partículas.
a.
b.
c.
d.
a.
b.
c.
d.
Usando uma folha quadrada de cartolina, de lado 42 cm , deseja-se construir uma caixa sem tampa, cortando em seus cantos quadrados iguais e dobrando convenientemente a parte restante. Determinar o lado dos quadrados que devem ser cortados de modo que o volume da caixa seja o maior possível.
Um disco circular de plástico de raio
tem um carga uniformemente distribuída
e na superficie. Qual é a carga, em Coulombs, de um anel circular de
de largura e raio médio
extraido do disco? Lembre que o módulo da carga do elétron é
.