Formula de expansiune

Exemple de întrebări și formule de extindere

1. Lichidul folosit pentru umplerea unui termometru este fabricat din mercur sau alcool. Baza pentru fabricarea acestui termometru este principiul schimbării...

A. rata de expansiune a mercurului ca urmare a schimbărilor de temperatură
B. absorbția căldurii datorată modificărilor temperaturii mercurului
C. presiune ca urmare a schimbărilor de temperatură a mercurului
D. volumul ca urmare a modificărilor de temperatură ale mercurului

Pembahasan
Volumul unui obiect se modifică atunci când temperatura sa se modifică. În general, dacă temperatura crește, volumul crește și, invers, dacă temperatura scade, volumul scade. Acest lucru este valabil și pentru mercur și alcool.
Răspunsul corect este D.

2. Priviți imaginea unui bimetal la o temperatură de 26 ^° C de mai jos!

Când bimetalul este încălzit la 50^oC, evenimentele care au avut loc au fost următoarele:

Direcția de îndoire și motivul corect sunt indicate de….

A. (1) și (2)
B. (1) și (4)
C. (2) și (3)
D. (3) și (4)

Pembahasan
Bimetalul este o combinație de două bucăți de metal care au coeficienți de dilatare liniară diferiți, unde o bucată de metal are un coeficient de dilatare liniară mai mare, în timp ce cealaltă bucată de metal are un coeficient de dilatare liniară mai mic.

Dacă temperatura metalului crește, metalul experimentează o dilatare în lungime (lungimea metalului crește), invers, dacă temperatura metalului scade, metalul experimentează o contracție în lungime (lungimea metalului scade). Pentru aceeași creștere a temperaturii, cele două bucăți de metal se dilată cu creșteri de lungime diferite. Metalul cu un coeficient de dilatare liniară mai mare experimentează o creștere în lungime mai mare, în timp ce metalul cu un coeficient de dilatare liniară mai mic experimentează o creștere în lungime mai mică. De asemenea, pentru aceeași scădere a temperaturii, cele două bucăți de metal se contractă cu reduceri de lungime diferite. Metalul cu un coeficient de dilatare liniară mai mare experimentează o contracție în lungime mai mare, în timp ce metalul cu un coeficient de dilatare liniară mai mic experimentează o contracție în lungime mai mică.

Astfel, atunci când temperatura bimetalului crește, banda metalică cu coeficientul de dilatare liniară mai mare se curbează spre banda metalică cu coeficientul mai mic. De ce se întâmplă asta? Deoarece această condiție permite benzii metalice cu coeficientul de dilatare liniară mai mare să devină mai lungă decât banda metalică cu coeficientul de dilatare liniară mai mic.
În schimb, când temperatura bimetalului scade, banda metalică cu coeficientul de dilatare liniară mai mic se curbează spre banda metalică cu coeficientul de dilatare liniară mai mare. Această condiție permite benzii metalice cu coeficientul de dilatare liniară mai mare să devină mai scurtă decât banda metalică cu coeficientul de dilatare liniară mai mic.
Răspunsul corect este C.

3. Două tije au inițial o lungime de 10 m fiecare. Cele două tije sunt fabricate din oțel și aluminiu, cu coeficienți de dilatare liniară de 11 x 10, respectiv.^-6 /^oC și 24 x 10^-6 /^oC. După ce temperatura crește cu 40^oC, lungimile tijelor de oțel și respectiv aluminiu devin...
A. 10,044 m și 10,096 m
B. 10,0044 m și 10,0096 m
C. 10,096 m și 10,044 m
D. 10,0096 m și 10,0044 m
Pembahasan
Se știe că:
Lungimea inițială (L_o) tijă de oțel = 10 metri
Lungimea inițială (L_o) tijă de aluminiu = 10 metri
Coeficientul de dilatare liniară a oțelului (α) = 11 x 10^-6 /^oC
Coeficientul de dilatare liniară a aluminiului (α) = 24 x 10^-6 /^oC
Schimbare de temperatură (ΔT) = 40^oC
Întrebare: Lungimea tijelor de oțel și aluminiu după creșterea temperaturii
Jawab:
Formula de expansiune a lungimii:
L = L_o + ΔL
L = L_o + α L_o ΔT
Lungimea barei de oțel după creșterea temperaturii:
L = L_o + α L_o 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 metru

Lungimea tijei de aluminiu după creșterea temperaturii:
L = L_o + α L_o 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 metru
Răspunsul corect este B.

4. O bară metalică cu un coeficient de dilatare liniară α are o lungime l la o temperatură de 25^oC. Dacă este încălzit la 30^oC, experimentează o creștere a lungimii Δl. Dacă metalul este tăiat la 1/3 din lungimea sa inițială, lungimea crește atunci când este încălzit la o temperatură de 35^oC este….
A. 2/3 Δl
B. 3/2 Δl
C. 5/3 Δl
D. 5/2 Δl
Pembahasan
Se știe că:
Dacă
Coeficientul de dilatare liniară a metalului (α) = α
Lungimea inițială a metalului (L^o) = l
Creșterea temperaturii (ΔT) = 30^oC - 25^oC = 5^oC
făină
Creșterea în lungime (ΔL) = Δl
Întrebare: Dacă lo = 1/3 l și ΔT = 35^oC - 25^oC = 10^oC atunci creșterea în lungime = ….. ?
Jawab:
Calculați coeficientul de dilatare liniară a metalului (α) folosind formula pentru creșterea în lungime a metalului:

Folosiți acest coeficient de dilatare liniară pentru a calcula creșterea în lungime a metalului atunci când temperatura acestuia se modifică de la 25 ^° C la 35 ^° C.

Răspunsul corect este A.

5. La o temperatură de 20^oC, lungimea unei tije de aluminiu este de 200 cm. Dacă este încălzită la o temperatură de 100^oC lungimea crește cu 0,00384 m. Dacă la o temperatură de 20^oExistă o bilă fabricată din același material de aluminiu, așa că pentru ca volumul bilei să crească cu 1% din volumul bilei originale, bila trebuie încălzită la o temperatură...
A. 139^oC
B. 159^oC
C. 208^oC
D. 228^oC
Pembahasan
Se știe că:
Lungimea inițială a tijei de aluminiu (L)_o) = 200 cm = 2 metri
Schimbare de temperatură (ΔT) = 100^oC - 20^oC = 80^oC
Creșterea în lungime (Δl) = 0,00384 metri
Întrebare: Pentru ca volumul bilei să crească cu 1% față de volumul inițial, aceasta trebuie încălzită la o temperatură de...
Jawab:
Calculați coeficientul de lungime al tijei de aluminiu folosind formula de creștere a lungimii:

Coeficientul de dilatare volumică a aluminiului (β) = 3 x coeficientul de dilatare longitudinală (α) = 3 (0,000024) = 0,000072

Se știe că:
Volumul inițial al mingii = V
Creșterea volumului bilei de aluminiu (ΔV) = (1%)(V) = (1/100)(V) = V/100
Creșterea temperaturii (ΔT) = T – 20
Întrebare: Mingea este încălzită la o temperatură (T) = ….. ?
Jawab:

Răspunsul corect este B.

6. O placă metalică circulară are găuri circulare concentrice în centru. Când placa este încălzită, atunci...
A. Diametrul plăcii crește și diametrul găurii scade
B. Diametrul plăcii scade și diametrul găurii crește
C. diametrul plăcii crește și diametrul găurii crește
D. diametrul plăcii scade și diametrul găurii scade
Pembahasan
Formula pentru aria unui cerc (A):
A = πr²
Formula diametrului cercului (D):
D = 2r
Dacă o placă metalică este încălzită, aria (A) a plăcii metalice crește. Dacă aria plăcii metalice crește, diametrul (D) sau raza (r) a plăcii metalice crește. Dacă diametrul (D) sau raza (r) a plăcii metalice crește, diametrul și raza găurii cresc.
Răspunsul corect este C.

7. O pereche de rame de ochelari este fabricată din plastic, care are un coeficient de dilatare liniară de 1,3 x 10^-4 (^oC)^-1Orificiile lentilelor sunt circulare, cu o rază de 2,2 cm. Pentru ca orificiile lentilelor să poată găzdui lentile cu o rază de 2,21 cm, rama ochelarilor trebuie încălzită până când temperatura se modifică cu….
A. 25^oC
B. 35^oC
C. 45^oC
D. 55^oC
Pembahasan
Se știe că:
Coeficientul de dilatare liniară a plasticului (α) = 1,3 x 10^-4 (^oC^-1)
Raza orificiului lentilei (r)¹) = raza inițială a orificiului lentilei = 2,2 cm
Raza orificiului lentilei după încălzire (r)²) = 2,21 cm
Întrebare: Schimbarea temperaturii ramei ochelarilor
Jawab:
Pentru ca orificiul lentilei să poată fi prevăzut cu o lentilă cu o rază de 2,21 cm, după încălzire, raza lentilei trebuie să crească cu 2,21 cm – 2,20 cm = 0,01 cm.
Coeficientul de dilatare a ariei plăcii metalice (β) = 2 x coeficientul de dilatare liniară (α) = 2 x 1,3 x 10^{-4 o}C^-1 = 2,6 x 10^{-4 o}C^-1

Schimbări de temperatură:

Răspunsul corect este B.

8. În imaginea următoare, există un spațiu între două șine de cale ferată din fier. Acest spațiu este destinat să...
A. Forța de frecare la trecerea trenului devine mai mică.
B. Vibrațiile la trecerea trenului devin mai mici.
C. Șinele de cale ferată nu se îndoaie atunci când fierul se dilată
D. Șinele de cale ferată nu se îndoaie când trece un tren peste ele.
Pembahasan
Șinele sunt fabricate din metal, care se dilată ușor atunci când temperatura se schimbă. Într-o zi călduroasă, temperatura șinelor crește, provocând dilatarea lor. Când șinele se freacă de roțile trenului, temperatura crește și ea, provocând dilatarea lor. Prin urmare, spațiul dintre două șine servește la prevenirea îndoirii șinelor atunci când metalul se dilată.
Răspunsul corect este C.

9.
Un fier de călcat electric este echipat cu un termostat care întrerupe automat curentul atunci când fierul de călcat atinge o anumită temperatură. Creșterea temperaturii face ca banda bimetalică să se îndoiască, așa cum se arată în imagine. Acest lucru se întâmplă deoarece…
A. Căldura specifică a metalului (B) este mai mare decât căldura specifică a metalului (A)
B. Căldura specifică a metalului (B) este mai mică decât căldura specifică a metalului (A)
C. Coeficientul de dilatare liniară al metalului (B) este mai mare decât coeficientul de dilatare liniară (A)
D. Coeficientul de dilatare liniară al metalului (B) este mai mic decât coeficientul de dilatare liniară (A)
Pembahasan
Bimetalul este format din metalul A și metalul B, care au coeficienți de dilatare liniară diferiți. Pe baza imaginii de mai sus, atunci când temperatura crește, metalul A pare să se îndoaie spre metalul B. Astfel, se poate concluziona că, pentru aceeași creștere a temperaturii, metalul A experimentează o dilatare liniară mai mare, în timp ce metalul B are o dilatare liniară mai mică. Creșterea în lungime a metalului A este mai mare decât cea a metalului B, prin urmare, metalul A are un coeficient de dilatare liniară mai mare decât metalul B.
Răspunsul corect este D.

Sursa întrebării:

Întrebări OSN pentru fizică la gimnaziu - Liceu