Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 14º - Capítulo 17.Questões para Discussão - Ex. 6
Por que às vezes é possível afrouxar tampas de garrafas com rosca mergulhando a garrafa em água quente rapidamente?
Passo 1
Selvaaaaaaaaaa galerinha, isso mesmo selva haha, tudo certinho??
“Hulk esmaga”, Bora esmagar essa questãozinha comigo?
A fim de resolver esse exercício, temos que nos atentar a como aplicar o conceito de dilatação térmica superficial a situações cotidianas como a apresentada na questão.
Fisicamente falando, sabemos que, quando um objeto tridimensional é submetido a um aumento de temperatura, ele dilata de forma que sua área total aumenta, e tal aumento em todas as direções de forma aproximadamente igualitária.
Mais ainda, se o objeto em questão tiver um buraco, quando o primeiro for submetido a um aumento de temperatura, ele irá se dilatar da mesma forma como se houvesse o material que compõe o objeto em questão o preenchendo.
Passo 2
Como aplicar essa visão, por vezes funcional, ao caso de uma tampa de uma garrafa? Pensemos. Materiais diferentes se dilatam de formas diferentes, e tal característica é expressa pelo coeficiente de dilatação, no caso, volumétrico.
Quanto maior esse coeficiente, maior a dilatação que o material sofre dada uma variação fixa de temperatura.
Para que uma tampa de garrafa seja afrouxada, ela há de dilatar mais, quando submetida a um aumento de temperatura causado, por exemplo, por contato com água quente, que a própria garrafa.
Assim, temos uma condição básica a considerarmos para que o método apresentado no enunciado funcione: os materiais que compõem a tampa e o corpo da garrafa hão de ser diferentes, com o coeficiente de dilatação volumétrica do primeiro maior que o do segundo.
Passo 3
Admitindo essa hipótese, submetendo a extremidade onde a tampa está presente da garrafa ao contato com água quente, a variação (no caso, aumento) de temperatura que ambas sofrerão será aproximadamente igual.
Portanto, dada a mencionada diferença entre os coeficientes de dilatação, para uma mesma variação de temperatura a tampa irá dilatar mais que o corpo da garrafa e, assim, se afrouxando.
Passo 4
Logo, concluímos que, quando o material que compõe a tampa da garrafa possui coeficiente de dilatação maior que o material do corpo da garrafa, o fenômeno de dilatação volumétrica é responsável pela possibilidade de afrouxarmos a tampa de uma garrafa com rosca.
“OK, isso foi legal.”
Resposta
Resposta nos passos.