Gabarito disponível
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: α;
• 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: