) O fato de barras de ferro contidas em uma viga de concreto não provocarem rachaduras no concreto explica-se pela semelhança que existe entre os valores do
a) calor específico desses materiais.
b) calor de fusão desses materiais.
c) coeficiente de condutividade térmica desses materiais.
d) coeficiente de dilatação linear desses materiais.
e) coeficiente de atrito desses materiais.
a) calor específico desses materiais.
b) calor de fusão desses materiais.
c) coeficiente de condutividade térmica desses materiais.
d) coeficiente de dilatação linear desses materiais.
e) coeficiente de atrito desses materiais.
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a razão pela qual barras de ferro embutidas numa viga de concreto não provocam rachaduras no concreto, e oferece cinco alternativas (a–e). As alternativas são:
a) calor específico desses materiais.
b) calor de fusão desses materiais.
c) coeficiente de condutividade térmica desses materiais.
d) coeficiente de dilatação linear desses materiais.
e) coeficiente de atrito desses materiais.
a) calor específico desses materiais.
b) calor de fusão desses materiais.
c) coeficiente de condutividade térmica desses materiais.
d) coeficiente de dilatação linear desses materiais.
e) coeficiente de atrito desses materiais.
O que se pede: escolher a propriedade física cuja semelhança entre aço (ferro) e concreto explica por que as barras não causam rachaduras no concreto.
Passo 2
Conceito fundamental: dilatação térmica linear.
Quando um corpo varia sua temperatura, seu comprimento muda aproximadamente segundo a lei da dilatação linear:
Quando um corpo varia sua temperatura, seu comprimento muda aproximadamente segundo a lei da dilatação linear:
onde:
-
é a variação de comprimento (em metros, por exemplo); -
é o coeficiente de dilatação linear (unidade ou ); -
é o comprimento inicial; -
é a variação de temperatura (em ou ).
Explicação didática: se dois materiais ligados (como aço e concreto) têm coeficientes de dilatação muito diferentes e a temperatura muda, cada um tenderá a se expandir (ou contrair) num ritmo diferente. Como eles estão ligados, surge uma incompatibilidade de deformação que gera tensões internas; se essas tensões forem grandes o suficiente, o material mais frágil (o concreto) pode fissurar ou rachar.
Passo 3
Valores típicos (ordens de grandeza) para entender numericamente:
- coeficiente de dilatação do aço:
. - coeficiente de dilatação do concreto:
.
Exemplo numérico para ver que a diferença é pequena: suponha uma barra e um trecho de concreto com
e um aquecimento de
. Então
A diferença de alongamento por metro é
, muito pequena. Como os coeficientes são parecidos, não aparece uma grande incompatibilidade de deformação — logo, não surgem tensões internas suficientemente altas para rachar o concreto.
Passo 4
Por que isso evita rachaduras (explicação física livre de jargões): o concreto é relativamente frágil à tração (não suporta bem esforços de puxamento). Se a barra de aço quisesse “crescer” muito mais que o concreto ao aquecer, ela puxaria o concreto e geraria tração no concreto, podendo causar fissuras. Como os dois materiais têm praticamente a mesma dilatação linear, ambos se alongam (ou encurtam) quase na mesma proporção quando a temperatura varia, reduzindo drasticamente as tensões de tração geradas pela diferença de dilatação. Resultado: integridade estrutural preservada — nada de rachaduras por esse motivo.
Passo 5
Por que as outras alternativas estão erradas (respostas curtas e claras):
- (a) calor específico: isso mede quanto calor é necessário para mudar a temperatura de um material. Não controla diretamente quanto ele se expande; materiais com calor específico diferente podem aquecer mais devagar, mas isso não explica a ausência de rachaduras quando temperatura se iguala.
- (b) calor de fusão: refere-se à energia para fundir o material — irrelevante aqui, pois não se está fundindo nem chegando perto da fusão.
- (c) coeficiente de condutividade térmica: indica a rapidez com que o calor atravessa o material. Pode afetar gradientes de temperatura temporários, mas a explicação fundamental para ausência de rachaduras é a compatibilidade de dilatações, não a condutividade.
- (e) coeficiente de atrito: atrito entre barra e concreto não é o fator que impede rachaduras; além disso barras são geralmente aderidas ao concreto, não apenas por atrito.
Passo 6
Resumo e conclusão didática: a propriedade que precisa ser semelhante para evitar tensões internas por variação de temperatura é o coeficiente de dilatação linear. Como aço e concreto têm valores de
muito próximos, ambos se deformam quase da mesma forma com a temperatura, evitando que a barra imponha deformações que rachariam o concreto.
Resposta
(d)