Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.Problemas Adicionais - Ex. 88
Uma barra de aço a é fixada nas duas extremidades e resfriada. A que temperatura a barra se rompe? Use a tabela .
Passo 1
O que tem que acontecer pra que a barra se rompa? Bom, está tudo ali na tabela: o limite de ruptura do Aço é .
Esse valor é uma medida de tensão:
E como essa tensão se relaciona com a temperatura? Bom, aí que entra o Módulo de Young , talvez você se lembre dessa fórmula:
Onde o é a variação do comprimento, e o é o comprimento inicial. Agora sim a temperatura pode entrar na equação, porque quando a barra se dilata:
Então:
Passo 2
Beleza, estamos interessados em saber qual é a temperatura que produz aquela tensão máxima. Ou seja:
O módulo de Young está na tabela do enunciado, e o coeficiente de dilatação linear a gente vai ter que consultar. Substituindo os valores:
Essa é a variação de temperatura necessária para que a barra quebre, então a temperatura final vai ser:
Resposta
A barra se rompe a .