Efeitos de Raios em Aeronaves e Fluxo de Ar em Janelas

O que acontece quando um raio cai sobre um avião todos os passageiros morrem eletrocutados httpswwwyoutubecomwatchtimecontinue0vHZVX921Z0wc Como podemos nos proteger dos raios httpswwwyoutubecomwatchvx7uCAvEhP1E Vazão do ar através de uma espira janela de área A Se a velocidade do vento for paralela ao plano da janela isto é fizer ângulo de 90 com o vetor normal ao plano da janela não haverá vazão do ar pela janela isto é o vento não atravessa a janela Se a velocidade for perpendicular ao plano da janela o fluxo de ar será máximo Para um ângulo qualquer o fluxo é dado por O vetor área é perpendicular ao plano e seu módulo é igual a área da espira figura c acima A mecânica dos fluidos mostra que onde o vento passa a pressão diminui e o ar de dentro da janela pode sair O fluxo do campo elétrico Φ é calculado como e sua unidade é N m2 C O vídeo mostra o fluxo do vetor campo elétrico sobre um paralelepípedo A esfera azul representa uma carga positiva e a esfera vermelha uma carga negativa Animação obtida no link httpphys23pslpsueduphysanimEMindexerEMBhtml da The Penn State University O link atualmente está inválido A Lei de Gauss relaciona o fluxo do campo elétrico sobre uma superfície fechada e as cargas elétricas que estão envolvidas por essa superfície Na figura ao lado Duas cargas pontuais de mesmo módulo e sinais opostos Superfície S1 O campo elétrico aponta para fora em todos os pontos da superfície o fluxo é positivo e pela Lei de Gauss a carga envolvida pela superfície também deve ser positiva Superfície S2 O campo elétrico aponta para dentro em todos os pontos da superfície o fluxo é negativo e pela Lei de Gauss a carga envolvida pela superfície também deve ser negativa Superfície S3 Como a superfície não envolve nenhuma carga pela Lei de Gauss o fluxo do campo elétrico através da superfície é nulo Superfície S4 A carga líquida total envolvida pela superfície é nula assim pela Lei de Gauss o fluxo do campo elétrico nessa superfície deve ser nulo Se uma carga é colocada num condutor essa carga se concentrará na superfície mais externa e o seu interior continuará neutro A mesma situação acontece se o condutor tiver uma cavidade vazia no seu interior Se nesse mesmo condutor for colocada uma carga no interior da cavidade haverá uma carga elétrica induzida na superfície da cavidade com mesmo módulo que a carga na cavidade mas de sinal trocado Na superfície externa haverá a carga em excesso no condutor mais a carga dentro da cavidade O campo E no interior do condutor ainda será nulo A Lei de Gauss é muito útil no cálculo do campo elétrico de sistemas que apresentam um alto grau de simetria Um exemplo é o caso de cargas elétricas distribuídas em um sólido esférico Considere a esfera sólida condutora e a casca esférica condutora concêntricas mostradas abaixo A casca esférica tem carga 7𝑄 A esfera sólida tem carga 2𝑄 a Quanta carga está na superfície externa e quanta carga está na superfície interna da casca esférica b Considere agora que um fio metálico seja conectado entre a esfera sólida e a casca Depois do equilíbrio eletrostático ser atingido quanta carga está na esfera sólida e em cada superfície da casca esférica a Qexterna 5Q Qinterna 2Q b Qexterna 5Q Qinterna 0 Q𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 80 𝜇𝐶 𝑄𝐴 12 𝜇𝐶 Q𝐵 53 𝜇𝐶 a 0 b 00562 NC c 0112 NC d 00499 NC e 0 f 0 g q1 h 0