Ejemplos de preguntas y fórmulas de expansión
1. El líquido que se usa para llenar un termómetro está hecho de mercurio o alcohol. La base para fabricar este termómetro es el principio de cambio...
A. Tasa de expansión del mercurio como resultado de los cambios de temperatura
B. Absorción de calor debido a cambios en la temperatura del mercurio.
C. presión como resultado de cambios de temperatura en mercurio
D. volumen como resultado de cambios de temperatura en mercurio
Discusión
El volumen de un objeto cambia con su temperatura. Generalmente, si la temperatura aumenta, el volumen aumenta, y viceversa, si la temperatura disminuye, el volumen disminuye. Esto también se aplica al mercurio y al alcohol.
La respuesta correcta es D.
2. Observa la imagen de un bimetal a una temperatura de 26o¡C abajo!
Cuando el bimetal se calienta a 50oC. Los sucesos ocurridos fueron los siguientes:
|
No |
Curvas bimetálicas |
Debido al coeficiente de expansión lineal del metal (a) |
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1 |
Hacia el metal (a) |
Mayor que el coeficiente de dilatación lineal del metal (b) |
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2 |
Hacia el metal (b) |
Mayor que el coeficiente de dilatación lineal del metal (b) |
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3 |
Hacia el metal (a) |
Menor que el coeficiente de dilatación lineal del metal (b) |
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4 |
Hacia el metal (b) |
Menor que el coeficiente de dilatación lineal del metal (b) |
La dirección de la flexión y la razón correcta se indican mediante…
A. (1) y (2)
B. (1) y (4)
C. (2) y (3)
D. (3) y (4)
Discusión
Un bimetal es una combinación de dos piezas de metal que tienen diferentes coeficientes de dilatación lineal, donde una pieza de metal tiene un coeficiente de dilatación lineal mayor, mientras que la otra pieza de metal tiene un coeficiente de dilatación lineal menor.
Si la temperatura del metal aumenta, este experimenta una dilatación (su longitud aumenta); por el contrario, si la temperatura disminuye, el metal experimenta una contracción (su longitud disminuye). Ante el mismo aumento de temperatura, las dos piezas de metal se dilatan con incrementos de longitud diferentes. El metal con un coeficiente de dilatación lineal mayor experimenta un incremento de longitud mayor, mientras que el metal con un coeficiente de dilatación lineal menor experimenta un incremento de longitud menor. De igual modo, ante la misma disminución de temperatura, las dos piezas de metal se contraen con reducciones de longitud diferentes. El metal con un coeficiente de dilatación lineal mayor experimenta una contracción de longitud mayor, mientras que el metal con un coeficiente de dilatación lineal menor experimenta una contracción de longitud menor.
Así, cuando aumenta la temperatura del bimetal, la tira metálica con el mayor coeficiente de dilatación lineal se curva hacia la tira con el menor coeficiente. ¿Por qué ocurre esto? Porque esta condición permite que la tira con el mayor coeficiente de dilatación lineal se alargue más que la tira con el menor coeficiente.
Por el contrario, cuando la temperatura del bimetal disminuye, la tira metálica con el coeficiente de dilatación lineal menor se curva hacia la tira con el coeficiente de dilatación lineal mayor. Esta condición provoca que la tira con el coeficiente de dilatación lineal mayor se vuelva más corta que la tira con el coeficiente de dilatación lineal menor.
La respuesta correcta es C.
3. Dos varillas tienen inicialmente 10 m de longitud cada una. Las dos varillas están hechas de acero y aluminio con coeficientes de dilatación lineal de 11 x 10 respectivamente.-6 /oC y 24 x 10-6 /oC. Después de que la temperatura aumenta en 40oC, las longitudes de las varillas de acero y aluminio respectivamente se convierten en...
A. 10,044 m y 10,096 m
B. 10,0044 m y 10,0096 m
C. 10,096 m y 10,044 m
D. 10,0096 m y 10,0044 m
Discusión
Se sabe que:
Longitud inicial (Lo) barra de acero = 10 metros
Longitud inicial (Lo) varilla de aluminio = 10 metros
El coeficiente de dilatación lineal del acero (α) = 11 x 10-6 /oC
El coeficiente de dilatación lineal del aluminio (α) = 24 x 10-6 /oC
Cambio de temperatura (ΔT) = 40oC
Pregunta: La longitud de las varillas de acero y aluminio después de que aumenta la temperatura
Respuesta :
Fórmula de expansión de longitud:
L = Lo + ΔL
L = Lo + α Lo ΔT
La longitud de la barra de acero después de que aumenta la temperatura:
L = Lo + α Lo ΔT
L = 10 + (11 x 10-6(10)(40)
L = 10 + (11 x 10-6(400)
L = 10 + (4400 x 10-6)
L = 10 + 0,0044
L = 10,0044 metro
La longitud de la varilla de aluminio después de que aumenta la temperatura:
L = Lo + α Lo ΔT)
L = 10 + (24 x 10-6(10)(40)
L = 10 + (24 x 10-6(400)
L = 10 + (9600 x 10-6)
L = 10 + 0,0096
L = 10,0096 metro
La respuesta correcta es B.
4. Una barra de metal con un coeficiente de dilatación lineal α tiene una longitud l a una temperatura de 25 °C.oC. Si se calienta a 30oC, experimenta un aumento de longitud Δl. Si el metal se corta a 1/3 de su longitud original, la longitud aumenta cuando se calienta a una temperatura de 35oC es….
A. 2/3 Δl
B. 3/2 Δl
C. 5/3 Δl
D. 5/2 Δl
Discusión
Se sabe que:
Si
Coeficiente de dilatación lineal del metal (α) = α
La longitud inicial del metal (Lo) = l
Aumento de temperatura (ΔT) = 30oC - 25oC = 5oC
maka
Incremento de longitud (ΔL) = Δl
Pregunta: Si lo = 1/3 l y ΔT = 35oC - 25oC = 10oC entonces el aumento de longitud = ….. ?
Respuesta :
Calcula el coeficiente de dilatación lineal del metal (α) utilizando la fórmula para el aumento de longitud del metal:
Utilice este valor del coeficiente de expansión lineal para calcular el aumento de longitud del metal cuando su temperatura cambia de 25oC se convierte en 35oC.
La respuesta correcta es A.
5. A una temperatura de 20oC, la longitud de una varilla de aluminio es de 200 cm. Si se calienta a una temperatura de 100oC la longitud aumenta en 0,00384 m. Si a una temperatura de 20oC Hay una bola hecha del mismo material de aluminio, por lo que para que el volumen de la bola aumente en un 1% del volumen de la bola original, la bola debe calentarse a una temperatura...
A. 139oC
B. 159oC
C. XNUMoC
D. 228oC
Discusión
Se sabe que:
Longitud inicial de la varilla de aluminio (L)o) = 200 cm = 2 metros
Cambio de temperatura (ΔT) = 100oC - 20oC = 80oC
Incremento de longitud (Δl) = 0,00384 metros
Pregunta: Para que el volumen de la bola aumente un 1% con respecto a su volumen original, la bola debe calentarse a una temperatura de...
Respuesta :
Calcula el coeficiente de longitud de la varilla de aluminio utilizando la fórmula de incremento de longitud:
Coeficiente de expansión volumétrica del aluminio (β) = 3 x coeficiente de expansión longitudinal (α) = 3 (0,000024) = 0,000072
Se sabe que:
Volumen original de la bola = V
Aumento del volumen de la bola de aluminio (ΔV) = (1%)(V) = (1/100)(V) = V/100
Aumento de temperatura (ΔT) = T – 20
Pregunta: La pelota se calienta a una temperatura (T) = ….. ?
Respuesta :
La respuesta correcta es B.
6. Una placa metálica circular tiene agujeros circulares concéntricos en el centro. Cuando la placa se calienta, entonces...
A. El diámetro de la placa aumenta y el diámetro del orificio disminuye.
B. El diámetro de la placa disminuye y el diámetro del orificio aumenta.
C. el diámetro de la placa aumenta y el diámetro del orificio aumenta
D. El diámetro de la placa disminuye y el diámetro del orificio disminuye.
Discusión
Fórmula para el área de un círculo (A):
A = π r2
Fórmula del diámetro del círculo (D):
D = 2 r
Si se calienta una placa metálica, su área (A) aumenta. Si el área de la placa metálica aumenta, su diámetro (D) o radio (r) también aumenta. Si el diámetro (D) o radio (r) de la placa metálica aumenta, el diámetro y el radio del orificio también aumentan.
La respuesta correcta es C.
7. Un par de monturas de gafas están hechas de plástico que tiene un coeficiente de dilatación lineal de 1,3 x 10-4 (oC)-1Los orificios para las lentes son circulares con un radio de 2,2 cm. Para que los orificios puedan alojar lentes con un radio de 2,21 cm, la montura de las gafas debe calentarse hasta que la temperatura cambie en…
A. 25oC
B. 35oC
C. XNUMoC
D. 55oC
Discusión
Se sabe que:
Coeficiente de expansión lineal del plástico (α) = 1,3 x 10-4 (oC-1)
El radio del orificio de la lente (r)1) = radio inicial del orificio de la lente = 2,2 cm
El radio del orificio de la lente después del calentamiento (r)2) = 2,21cm
Pregunta: Cambio de temperatura de la montura de las gafas
Respuesta :
Para que el orificio de la lente pueda alojar una lente con un radio de 2,21 cm, después del calentamiento, el radio de la lente debe aumentar en 2,21 cm – 2,20 cm = 0,01 cm.
El coeficiente de expansión superficial de la placa metálica (β) = 2 x coeficiente de expansión lineal (α) = 2 x 1,3 x 10-4 oC-1 = 2,6 x 10-4 oC-1
Cambios de temperatura:
La respuesta correcta es B.
8. En la siguiente imagen, hay un espacio entre dos vías férreas de hierro. Este espacio tiene como objetivo...
A. La fuerza de fricción cuando el tren pasa se vuelve menor.
B. Las vibraciones que se producen al pasar el tren disminuyen.
C. Las vías del ferrocarril no se doblan cuando el hierro se expande.
D. Las vías del tren no se doblan cuando pasa un tren por encima de ellas.
Discusión
Los rieles están hechos de metal, que se dilata fácilmente con los cambios de temperatura. En un día caluroso, la temperatura de los rieles aumenta, provocando su dilatación. Cuando los rieles rozan con las ruedas del tren, la temperatura también aumenta, causando su dilatación. Por lo tanto, el espacio entre dos rieles sirve para evitar que se doblen cuando el metal se dilata.
La respuesta correcta es C.
9.
Una plancha eléctrica está equipada con un termostato que corta automáticamente la corriente cuando alcanza cierta temperatura. El aumento de temperatura provoca que la tira bimetálica se doble, como se muestra en la imagen. Esto ocurre porque…
A. El calor específico del metal (B) es mayor que el calor específico del metal (A).
B. El calor específico del metal (B) es menor que el calor específico del metal (A).
C. El coeficiente de dilatación lineal del metal (B) es mayor que el coeficiente de dilatación lineal (A).
D. El coeficiente de dilatación lineal del metal (B) es menor que el coeficiente de dilatación lineal (A).
Discusión
Un bimetal está compuesto por dos metales, A y B, que poseen coeficientes de dilatación lineal diferentes. Según la imagen, al aumentar la temperatura, el metal A parece curvarse hacia el metal B. Por lo tanto, se puede concluir que, para un mismo incremento de temperatura, el metal A experimenta una mayor dilatación lineal, mientras que el metal B experimenta una menor. El aumento de longitud del metal A es mayor que el del metal B; por consiguiente, el metal A tiene un coeficiente de dilatación lineal mayor que el metal B.
La respuesta correcta es D.
Fuente de la pregunta:
Preguntas de física para estudiantes de secundaria (OSN)
