برای حل این مسئله با استفاده از انبساط طولی، از فرمول زیر استفاده میکنیم:
\[
\Delta L = L_0 \times \alpha \times \Delta T
\]
که در آن:
- \(\Delta L\) تغییر طول (افزایش طول) است.
- \(L_0\) طول اولیه میله است.
- \(\alpha\) ضریب انبساط طولی ماده است (در اینجا داده شده \(1.2 \times 10^{-5} \, \text{K}^{-1}\)).
- \(\Delta T\) تغییر دما است (در اینجا \(50 \, ^{\circ}\text{C}\)).
طبق مسئله، میخواهیم \(\Delta L = 0.003 \, \text{m}\) یا \(3 \, \text{mm}\) باشد. حالا، با قرار دادن مقادیر داده شده در فرمول:
\[
0.003 = L_0 \times (1.2 \times 10^{-5}) \times 50
\]
ابتدا \((1.2 \times 10^{-5}) \times 50\) را محاسبه کنید:
\[
1.2 \times 50 = 60
\]
\[
60 \times 10^{-5} = 6 \times 10^{-4}
\]
سپس:
\[
0.003 = L_0 \times 6 \times 10^{-4}
\]
برای پیدا کردن \(L_0\):
\[
L_0 = \frac{0.003}{6 \times 10^{-4}} = \frac{3 \times 10^{-3}}{6 \times 10^{-4}} = 5
\]
بنابراین، طول اولیه میله باید \(5\) متر باشد. پاسخ صحیح گزینه 5 است.