As figuras 1 e 2 representam o circuito elétrico do indicador do nível de combustível de um veículo. Esse indicador possui uma boia de plástico que flutua no combustível, dentro do tanque, e está conectada a uma barra de metal. A outra ponta dessa barra desliza sobre um resistor de resistência variável (reostato). Quando o tanque está cheio (figura 1), apenas uma pequena porção do resistor faz parte do circuito. Quando o tanque está vazio (figura 2), uma grande porção do resistor faz parte do circuito.
(Regina Carvalho e Juan Gutierrez. O automóvel na visão da física, 2013. Adaptado.)
A bateria do veículo faz circular uma corrente elétrica por esse circuito, que é usada para aquecer uma lâmina bimetálica constituída por dois metais, A e B, que, quando aquecida, se curva e desloca o ponteiro do mostrador, conforme a figura 1.
À medida que o combustível vai sendo utilizado, a intensidade da corrente elétrica que passa pelo reostato vai _______ e, para que esse indicador funcione como descrito na figura, o coeficiente de dilatação térmica do metal A da lâmina bimetálica deve ser _______ coeficiente de dilatação térmica do metal B.
As lacunas do texto são preenchidas, respectivamente, por:
aumentando – maior do que o.
diminuindo – menor do que o.
diminuindo – igual ao.
diminuindo – maior do que o.
aumentando – menor do que o.
Resolução
À medida que o combustível é consumido, a boia desce e uma porção maior do reostato passa a fazer parte do circuito. Para um resistor de mesmo material e mesma espessura, quanto maior o comprimento utilizado, maior sua resistência elétrica. Pela lei de Ohm, mantendo a tensão da bateria constante, o aumento da resistência total faz a corrente elétrica diminuir. Portanto, a primeira lacuna é preenchida por “diminuindo”.
Quando o tanque está cheio, a resistência do circuito é menor e a corrente é maior. Assim, o fio enrolado na lâmina produz mais calor por efeito Joule, que é a transformação de energia elétrica em energia térmica. Esse aquecimento provoca a curvatura mostrada na figura 1.
O coeficiente de dilatação térmica indica quanto um material se dilata quando sua temperatura aumenta. Como os dois metais estão unidos, aquele que se dilata mais fica na parte externa da curva, que tem maior comprimento. O metal que se dilata menos fica na parte interna.
Na figura 1, a lâmina se curva para o lado do metal A: ele fica na parte interna da curva, enquanto o metal B fica na parte externa. Portanto, o metal B deve se dilatar mais que o metal A. Isso exige que o coeficiente de dilatação térmica do metal A seja menor do que o do metal B, como informa a segunda lacuna.