IME 2023 (CFG 2022/2023 · 1ª fase) · questão 26
Questão 26 IME 2023 · CFG 2022/2023 · 1ª fase: Termologia e calorimetria
A figura acima mostra um aparato com uma barra de aço vertical, tendo sua extremidade superior presa ao teto e sua extremidade inferior encostada na ponta de uma gangorra em forma de “L”. Por sua vez, a gangorra também encosta em um apoio elástico, que é preso na parede indicada. Após a montagem do aparato, a barra de aço é aquecida por igual.
Dados:
- aceleração da gravidade: \(g\);
- massa da barra de aço: \(m\);
- comprimento da barra de aço: \(c\);
- coeficiente de dilatação linear da barra de aço: \(\alpha\);
- coeficiente elástico do apoio: \(k\);
- comprimento horizontal da gangorra: \(2L\);
- comprimento vertical da gangorra: \(L\);
- variação de temperatura após o aquecimento: \(T\).
Observações:
- a deformação da barra de aço após a dilatação é muito menor que \(L\);
- o pino indicado na figura mantém-se fixo;
- antes do aquecimento, o apoio elástico está encostado na gangorra e sem energia potencial armazenada.
Ao final do processo de aquecimento, o trabalho realizado pela força peso da barra de aço e a energia potencial armazenada no apoio elástico são, respectivamente:
- A\(mg\alpha cT\) e \(k(\alpha cT)^2/8\)
- B\(mg\alpha cT/2\) e \(k(\alpha cT)^2/8\)
- C\(mg\alpha cT\) e \(k(\alpha TL)^2/16\)
- D\(mg\alpha cT/2\) e \(k(\alpha TL)^2/16\)
- E\(mg\alpha cT\) e \(k(\alpha TL)^2/8\)