Dilatazione lineare

La dilatazione lineare è un particolare tipo di dilatazione termica assieme alla dilatazione volumetrica e alla dilatazione superficiale.

La dilatazione lineare si calcola a partire dalla variazione di temperatura mediante il coefficiente di dilatazione lineare del materiale

in questo articolo andremo ad analizzare il coefficiente di dilatazione lineare il quale ci permetterà poi di poter calcolare gli allungamenti che si hanno sui vari materiali

A differenza di come si possa immaginare la dilatazione lineare implica comunque la variazione di tutte e tre le dimensioni dei corpi solidi (lunghezza, larghezza e spessore). nel caso in cui una delle tre dimensioni ha misura molto maggiore rispetto alle altre due possiamo quindi trascurare la dilatazione su larghezza e spessore.

Coefficiente di dilatazione lineare

il coefficiente di dilatazione lineare di un materiale è indicato con λ ed esprime numericamente l’allungamento subito da un campione di lunghezza unitaria per ogni °C di incremento di temperatura.

La formula sottostante permette di calcolare l’allungamento (DL) moltiplicando la lunghezza iniziale (Lo) per il coefficiente di dilatazione lineare (λ) per la differenza di temperatura (DT).

ΔL = Lo·l·ΔT

dove

ΔL = Allungamento / Accorciamento

Lo = Lunghezza iniziale

λ = Coefficiente di dilatazione lineare

ΔT= Differenza di temperatura

In particolare il coefficiente di dilatazione lineare è costante per ciascun materiale e viene determinato sperimentalmente.

Esempio di dilatazione lineare

Facciamo l’esempio dell’allungamento di un binario ferroviario. Proviamo a vedere di quanto si un binario ferroviario in acciaio lungo 36 m quando viene sottoposto a un’escursione termica pari a 30°C.

Avremo:

ΔL = Lo·λ·ΔT = 36 m · 0.000012 1/°C · 30°C =  ~ 0.013 m.

La dilatazione termica comporta un allungamento del binario di circa 1.3 cm. Questo è il motivo per cui solitamente, nel costruire una rete ferroviaria, vengono lasciati degli spazi vuoti tra un binario e il successivo.

Accorgimenti simili devono essere presi anche nel costruire un ponte, dal momento che il cemento armato ha coefficiente di dilatazione lineare λ = 0.00014 1/°C

Di seguito ri rimandiamo alla nostra tabella dei coefficienti di dilatazione lineare.

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