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:

!$ \bullet !$ aceleração da gravidade: !$ g !$;

!$ \bullet !$ massa da barra de aço: !$ m !$;

!$ \bullet !$ comprimento da barra de aço: !$ c !$;

!$ \bullet !$ coeficiente de dilatação linear da barra de aço: !$ α !$;

!$ \bullet !$ coeficiente elástico do apoio: !$ K !$;

!$ \bullet !$ comprimento horizontal da gangorra: 2!$ L !$;

!$ \bullet !$ comprimento vertical da gangorra: !$ L !$;

!$ \bullet !$ variação de temperatura após o aquecimento: !$ T !$.

Observações:

!$ \bullet !$ a deformação da barra de aço após a dilatação é muito menor que !$ L !$;

!$ \bullet !$ o pino indicado na figura mantém-se fixo;

!$ \bullet !$ 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: