Banco de preguntas: Dilatación: Superficial

El calor liberado en la superficie de un objeto provoca el aumento de su área, es decir, provoca una dilatación superficial. En este sentido, ¿cuál de los siguientes elementos NO está relacionado con la dilatación superficial?

Imagina un objeto rectangular hecho de acero que se utilizará en la construcción de un puente. Este objeto tiene un ancho de 50 cm, un largo de 150 cm y un espesor de 1 cm, medido a una temperatura de 20°C. El coeficiente de dilatación lineal del acero es aproximadamente 12 x 10^-6 °C^-1. (a) Calcula el área de la superficie de este objeto a 20°C. (b) Si la temperatura sube a 60°C, ¿cuál será el área de la superficie del objeto después de la dilatación térmica? (c) Considerando un orificio circular presente en el objeto, con un diámetro inicial de 5 cm a 20°C, calcula el nuevo diámetro del orificio a 60°C.

A dilatação espacial es un fenómeno que ocurre cuando un objeto experimenta cambios en su tamaño y volumen al someterse a cambios de temperatura. Sabiendo esto, ¿cuál de las siguientes alternativas presenta una situación en la que la dilatación espacial está presente?

Un ingeniero recibe una chapa metálica cuadrada de 1 m de lado para utilizar en un proyecto de ingeniería. Como parte del proyecto, necesita crear un agujero circular en el centro de la chapa, que se utilizará para pasar un tubo. Antes de comenzar el proceso de perforación, el ingeniero verifica que la temperatura ambiente es de 20°C. Sabiendo que el coeficiente de dilatación superficial del metal de la chapa es 2 x 10^-5 °C^-1 y que el coeficiente de dilatación lineal del metal es 1,1 x 10^-5 °C^-1, el ingeniero quiere asegurarse de que el agujero permanecerá centrado en un rango de temperaturas que varía de -10°C a 40°C, condiciones extremas esperadas durante la vida útil del proyecto. Considerando que la chapa y el agujero se dilatan térmicamente y de forma lineal con la variación de temperatura y que el área de la chapa antes del agujero es A = L^2, donde L es el lado de la chapa, responda: ¿Cuál es la variación de área de la chapa cuando la temperatura varía de -10°C a 40°C? ¿Y cuál es la variación del radio del agujero que el ingeniero debe considerar para mantener el agujero centrado? Considere para el cálculo de la variación del radio que el área del agujero es A_furo = pi * r^2, donde r es el radio del agujero, y que el área del agujero no se altera durante el proceso de dilatación de la chapa.

En una industria, un trabajador está fabricando piezas metálicas que están sujetas a variaciones de temperatura. En este proceso, necesita tener en cuenta la dilatación espacial de las chapas metálicas utilizadas. Dada una chapa rectangular, con dimensiones iniciales de 0,5 m x 1 m (ancho x largo) y un coeficiente de dilatación lineal de 12 x 10^-6 °C^-1, la chapa se calienta de 30 °C a 230 °C. (a) Calcule la dilatación lineal en cada dimensión de la chapa al final del calentamiento. (b) Determine la dilatación superficial total de la chapa. (c) Si se hace un agujero circular con 5 cm de diámetro en la chapa antes del calentamiento, determine el diámetro del agujero después de la dilatación.