Contextualização

A física desempenha um papel crítico em moldar o mundo ao nosso redor. Ela nos ajuda a compreender o funcionamento de fenômenos naturais e tecnológicos. Um desses fenômenos é a dilatação linear, um conceito derivado do estudo do comportamento térmico dos materiais.

A dilatação linear é a propriedade dos corpos de alterarem suas dimensões ao serem submetidos a variações de temperatura. Isso ocorre devido à agitação das moléculas que compõem o material. Quando a temperatura aumenta, a agitação dessas moléculas também aumenta, fazendo com que o objeto se expanda.

Essa expansão ocorre em todas as direções, contudo, na dilatação linear, estamos interessados apenas na variação do comprimento do objeto. Para calcular a dilatação linear, utiliza-se a fórmula:

ΔL = Lo * α * ΔT

Onde:

• ΔL é a variação do comprimento do objeto;
• Lo é o comprimento inicial do objeto;
• α é o coeficiente de dilatação linear do material do objeto;
• ΔT é a variação da temperatura.

Você já se perguntou por que existem lacunas entre os trilhos do trem ou por que as pontes têm aquelas partes móveis? A dilatação linear é a razão por trás disso. Devido às variações de temperatura durante o dia e a noite, os engenheiros devem levar em conta a dilatação e a contração dos materiais usados na construção de estruturas como pontes, trilhos de trem e edifícios.

Este conceito também é usado na fabricação de termômetros de mercúrio, onde o mercúrio se expande ou contrai com base na temperatura e, dessa maneira, nos fornece uma leitura precisa. Portanto, entender a dilatação linear é fundamental para a aplicação prática em várias áreas da engenharia e da ciência.

Aqui estão algumas fontes confiáveis ​​para consolidar seu conhecimento em dilatação linear:

• FGV - Dilatação Linear
• Prof. Sérgio Pires - Dilatação linear
• UFRGS - Coeficiente de dilatação linear
• Brasil Escola - Dilatação Linear

Atividade Prática: Explorando a Dilatação Linear

Objetivo do Projeto

O principal objetivo deste projeto é permitir aos alunos observar e entender a dilatação linear através da realização de experimentos práticos. Os alunos desenvolverão habilidades para calcular a dilatação linear e entenderão sua aplicação no mundo real. Além disso, este projeto fomentará habilidades de colaboração, gerenciamento de tempo, pensamento criativo e comunicação.

Descrição do projeto

Os alunos, em grupos de 3 a 5, irão conduzir um experimento para observar a dilatação linear de uma barra de metal quando aquecida, e outra barra do mesmo metal quando mantida na temperatura ambiente. Com base nos resultados do experimento, eles irão explorar a teoria da dilatação linear e suas aplicações, discutindo os resultados e elaborando um relatório detalhado.

Materiais necessários

• Duas barras de metal iguais (alumínio, cobre, ferro, etc.);
• Fonte de calor (lâmpada infravermelha, por exemplo);
• Termômetro;
• Fita métrica ou régua metálica;
• Luvas térmicas para manusear as barras de metal aquecidas.

Passo a passo para a realização da atividade

1. Meça o comprimento inicial das duas barras metálicas e registre os valores.
2. Aqueça uma das barras com a fonte de calor, mantendo a outra à temperatura ambiente.
3. A cada 5 minutos, meça e registre a temperatura da barra aquecida e o comprimento de ambas as barras.
4. Continue este processo até que a temperatura da barra aquecida se estabilize.
5. Utilizando a fórmula da dilatação linear, calcule o coeficiente de dilatação do metal.

OBS: A segurança é fundamental durante a realização deste projeto. Os alunos devem ser supervisionados durante todo o experimento. Certifique-se de usar luvas térmicas ao manusear as barras de metal aquecidas.

Entrega do projeto

Ao concluir a parte prática do projeto, os alunos devem compor um relatório detalhado, discutindo o experimento, os resultados obtidos e as aplicações da dilatação linear. O relatório deve conter as seguintes partes:

Introdução

Os alunos devem apresentar a teoria da dilatação linear, sua importância e aplicações no mundo real. Também devem descrever o objetivo e a relevância deste projeto.

Desenvolvimento

Os alunos devem discutir a metodologia do experimento, explicando cada passo em detalhes. Eg: Como as medições foram realizadas? Quais precauções de segurança foram tomadas? Também devem apresentar os resultados obtidos e comparar com os teóricos, discutindo quaisquer diferenças e possíveis razões para essas diferenças.

Conclusões

Os alunos devem concluir o trabalho retomando seus pontos principais, explicitando os aprendizados obtidos e as conclusões tiradas sobre a dilatação linear de acordo com o experimento realizado.

Bibliografia

Os alunos devem indicar as fontes em que se basearam para trabalhar no projeto como livros, páginas da web, vídeos, etc. As fontes devem ser corretamente citadas de acordo com o formato apropriado.

O relatório deve ser entregue dentro do prazo de 30 dias a partir do início do projeto. É esperado que cada aluno contribua para a elaboração do relatório e para a execução do experimento, promovendo a colaboração efetiva entre os membros do grupo.