Anhanguera Educacional - Unidade IV

Campinas-SP

Engenharia de Produção / Automação

ATPS FISICA 3

Adilson Henrique da Costa 4° semestre Eng. Produção RA: 7068510619

Cleber Aparecido Chagas 4° semestre Eng. Produção RA: 6850445877

Rodrigo Santos O. Tofoleti 4° semestre Eng. Produção RA: 6826500809

Roberto Maggiolo Vilarvas 4° semestre Eng. Produção RA: 7026358094

Jackson Siqueira 4° semestre Eng. Automação RA: 8095882816

Pedro Paulo Pereira Rosa 4° semestre Eng. Automação RA: 7034524780

Campinas

SETEMBRO/2014

Professor Orientador

Leonardo

Campinas/SP

SETEMBRO/2014

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.

Passo 1 (Aluno)

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.

Sites sugeridos para pesquisa

• Explosão De Pó Em Unidades Armazenadoras E Processadoras De Produtos Agrícolas

E Seus Derivados Estudo De Caso. 2005. Disponível em:

<https: //docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwUGcyMUExS3FlRnM/edit>.

Acesso em: 20/set/2014.

• Explosões. Disponível em:

<https: //docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwNkVMM0NNeTlmOHc/edit>.

Acesso em: 20/set/2014.

• Atmosferas explosivas de pós: Todo cuidado é pouco. Disponível em:

<https: //docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit>.

Acesso em: 20/set/2014.

Passo 2 (Equipe)

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 r . 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 (Equipe)

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 r = 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor típico).

O campo eléctrico dentro do cano varia linearmente com a distância r O valor máximo de E é

atingido após quando r= raio do cano. Substituindo r dado no exercício por β na fórmula.

E.2.π .r . h . cos (a )=p . π . r ² .h /ε que simplificando E=β . r2 ε

Passo 4 (Equipe)

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?

Não é possível, pois o ar é um isolante que não deixa produzir uma centelha pois é 30Kv/cm

que tem menor que a capacidade da centelha para haver uma ruptura dielétrica.

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.

Passo 1 (Equipe)

Determinar uma expressão para o potencial elétrico em função da distância r a partir do eixo

do cano. (O potencial é zero na parede do cano, que está ligado a terra).

p2 εo

.r

εoE (2 πr h )=π . r ² . h . j{r=2r=0

1,1 x10−3

2.8,85 x 10−12 =3,1 x 105

Passo 2 (Equipe)

Calcular a diferença de potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma

densidade volumétrica de cargas típica, r = 1,1 x 10-3 C/m3.

S=π .0,05 ².1,1 x10−3=8,6393

Passo 3 (Equipe)

Determinar a energia armazenada num operário, considerando que o homem pode ser

modelado por uma capacitância efetiva de 200 pF e cada operário possui um potencial elétrico

de 7,0 kV em relação a Terra, que foi tomada como potencial zero.

A energia armazenada num capacitor é igual ao trabalho feito para carrega-lo

dW = qC

dq w

carregando=∫0

qqC

dq

0,245 kv/cm²

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma explosão, considerando a segunda condição, ou seja, a

energia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó

explodisse?

De acordo com o passo anterior, observando os resultados obtidos, concluímos que a

centelha não gera energia necessária para haver a explosão.