Atps De Calculo

ETAPA 1

Aula-tema: Campo Elétrico. Lei de Gauss.

Essa atividade é importante para compreender a ação e a distância entre duas partículas sem haver uma ligação visível entre elas e entender os efeitos dessa partícula sujeita a uma força criada por um campo elétrico no espaço que as cerca.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

PASSO 1

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, notícias que envolvem explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó.

Todos os anos, dezenas de pessoas morrem em explosões acidentais, causadas por material composto de partículas que, em mistura com o ar, podem queimar rapidamente e com efeitos dramáticos. Materiais que, em geral, não se imagina que podem explodir, são eles: farinha de trigo, açúcar, fibras de algodão. Apesar dos efeitos deletérios dessas explosões, é interessante entender como esses acidentes podem ocorrer - inclusive para evitá-los. Vale lembrar que uma explosão não é necessariamente uma combustão, mas qualquer processo que gere um volume de gases relativamente grande em um espaço limitado e em um curto intervalo de tempo.

Por causa da quantidade de gás e da rapidez, a pressão gerada traduz-se em uma onda de choque. A velocidade de propagação da onda de choque é o que diferencia uma combustão simples de uma deflagração (quando a chama se propaga em uma velocidade inferior à do som) e de uma detonação (quando a chama se propaga a uma velocidade superior à do som).

Explosivos que deflagram (como a pólvora) não são capazes de causar grande estrago, a não ser quando confinados; já os que detonam (como o TNT), geram gases tão rápido que são perigosos mesmo quando em espaços abertos.

Curiosamente, a energia contida nos materiais explosivos não influencia diretamente a força da explosão: o que importa mesmo é a velocidade do processo.

Combustões são reações complexas que levam a diferentes misturas de produtos, dependendo das proporções entre reagentes e condições de reação.

No entanto, ainda valem os conhecidos "fatores que afetam velocidades de reação", como condições do reagente (por exemplo, se está seco ou ligeiramente úmido), temperatura, a concentração e a área de contato.

Quanto maior a área de contato, maior é a facilidade de combustão. E é aí que se explica como um pó pode queimar tão rápido a ponto de explodir: a área de contato das partículas com o ar pode ser muito grande, dependendo de quão pequenas sejam as partículas.

Já aconteceram explosões por causa de poeira acumulada em sistemas de exaustão de indústrias que trabalham com material sólido combustível, como madeira, farinha, açúcar, tecidos, etc., além das funestas explosões em minas de carvão (em que há também hidrocarbonetos).

Geralmente, a primeira explosão é pequena, mas a sua onda de choque "levanta a poeira" eventualmente acumulada por perto e dá origem a uma série de outras explosões, que são suficientemente violentas para causar resultados catastróficos - matando funcionários e destruindo fábricas.

No entanto, a explosão inicial só ocorre se houver pó disperso e se houver uma fonte inicial de combustão, de forma que não é difícil prevenir acidentes.

PASSO 2

Supor que o pó (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um cano cilíndrico de plástico de raio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao pó estejam distribuídas uniformemente com uma densidade volumétrica ρ. O campo elétrico E aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Elas apontam para longe do eixo. Pois a carga negativa é a que tem tendência a se desprender do átomo passando assim para o cilindro de plástico.

PASSO 3

Escrever uma expressão, utilizando a Lei de Gauss, para o módulo do campo elétrico no interior do cano em função da distância r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui quando r aumenta? Justificar. Determinar o valor máximo de E e a que distância do eixo do cano esse campo máximo ocorre para ρ = 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor típico).

V= Πxr2xh

V=π×20,052×0,05

V=3,927×〖10〗^(-4)cm³

OBS: Foi considerado para a altura o mesmo valor do raio, pois o valor do mesmo não foi mencionado no exercício.

∂=1,1×10-33,927×〖10〗^(-4)=>2,80 Kg/cm³

∂×π×r2×LEo=E×2×π×r×L

2,48×〖10〗^9=E×3,14×〖10〗^(-1)

E=2,48×1093,14×〖10〗^(-1) =>7,91×109C

E=7,91 GC

PASSO 4

Verificar a possibilidade de uma ruptura dielétrica do ar, considerando a primeira condição, ou seja, o campo calculado no passo anterior poderá produzir uma centelha? Onde?

A rigidez dielétrica corresponde ao maior valor do campo elétrico aplicado a um isolante sem que ele se torne um condutor. Essa rigidez varia de um material para outro. No caso do ar, sua rigidez dielétrica E vale cerca de 3 x 10^6 N/C, assim, quando um campo elétrico no ar ultrapassar esse valor, ele deixa de ser isolante e torna-se condutor.

Logo podemos concluir que no caso em que estamos estudando houve com certeza a ruptura dielétrica, pelo fato de que o nosso campo ultrapassou os 3 milhões de N/C suportados pela rigidez dielétrica.

Essa ruptura dielétrica ocorre nas regiões de maior concentração das cargas, ou seja em suas superfícies, arestas ou pontas. No nosso estudo erra ruptura ocorreu na saída do tubo.

ETAPA 2

Aula-tema: Potencial Elétrico. Capacitância.

Essa atividade é importante para compreender a definição de potencial elétrico e

Conseguir calcular esse potencial a partir do campo elétrico. Essa etapa também é importante para estudar a energia armazenada num capacitor, considerando situações cotidianas.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

PASSOS

PASSO 1

Determinar uma expressão para o potencial