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Engenharia de Controle e Automação ·
Física Estatística
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COLOQUE AQUI O TÍTULO DO RELATÓRIO Nome xxxxxxxxxxx Centro Universitário Uninter Pap Endereço do Pap CEP 80610 140 Cidade Estado Brasil email xxxxxxxxxunintercom Resumo O resumo tem como característica ser objetivo conciso e breve com no máximo 150 palavras Ao realizar a leitura do resumo qualquer pessoa deve ser capaz de entender o experimento realizado e aos resultados obtidos Palavraschaves três a cinco palavrasexpressões que identificam o tema da experiência realizada separadas com ponto e vírgula INTRODUÇÃO Com a leitura da introdução o leitor deve ficar a par do assunto abordado no experimento A Introdução contém um apanhado histórico do tema e apresenta qual o problema a ser investigado experimentalmente e explica a justificativa que motivou essa investigação Nessa parte do relatório você deve colocar o quê está investigando nesse trabalho por quê está investigando e uma síntese rápida de como fará essa investigação FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na Fundamentação Teórica apresentase toda a base de conhecimento que embasa o estudo em questão Nessa parte são explicados conceitos básicos teorias existentes na literatura e o embasamento teórico sobre o assunto onde se explica a física envolvida É nessa parte também que para cada teoria apresentase também as equações fórmulas relacionadas à temática e que serão utilizadas no tratamento dos dados coletados no experimento As Questões Orientadoras do roteiro servem para indicar todas as informações que devem estar contidas nessa seção no formato de texto Atenção para sempre informar a fonte das informações no texto e com mais detalhes na seção Referências do relatório Para isso siga as normas da ABNT para citação direta e indireta A falta de referência caracteriza plágio Trabalhos classificados como plágio serão zerados PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Etapa do relatório em que ocorre uma descrição dos procedimentos adotados para efetuar as medidas descrevendo cada etapa da montagem experimental no laboratório virtual ou na prática com desenhos esquemáticos podem auxiliar na compreensão do leitor Tome cuidado o procedimento não é cópia do roteiro do experimento e lembrese que o leitor através da leitura do procedimento experimental deve ser capaz de reproduzir o experimento Para produção dos gráficos podemse utilizar programas como o Excel ou o Geogebra ou outro de sua preferência ANÁLISE E RESULTADOS Nesta seção são apresentados os dados obtidos no experimento em forma de tabelas gráficos e diagramas Sempre insira um comentário uma análise ou interpretação sobre essas figuras gráficos ou tabelas de dados apresentadas no relatório Para os cálculos efetuados não é necessário descrever o passo a passo do processo apenas coloque uma explicação indicando qual a equação utilizada de como os dados foram trabalhados TABELA 1 Este é um exemplo de formatação de tabela Força N Distância percorrida cm Tempo decorrido s 30 500 350 40 500 266 78 500 145 90 500 132 100 500 117 300 500 054 As figuras e a tabelas devem estar centralizadas assim como seus textos descritivos Os textos descritivos devem ser objetivos de maneira que o leitor saiba rapidamente do que se trata FIGURA 1 Exemplo de figura FONTE Criado pelo autor Lembrese sempre de abordar todos os pontos e análises suscitados no roteiro experimental Sempre comente cada elemento dados tabelas gráficos ou diagramas figuras etc apresentados nessa seção apresentando uma interpretação do mesmo segundo a base teórica CONCLUSÃO Nesta parte você deve abordar de forma breve o experimento realizado fazendo uma ligação com os objetivos relacionandoos com os principais resultados obtidos dando sua interpretação a que conclusões estes resultados levam Em alguns casos se descreve sobre novas possibilidades desta investigação ou de melhorias ou de continuidades do estudo Textos do tipo O experimento foi muito legal ou aprendi muito com isso e outros similares devem ser evitados REFERÊNCIAS Nessa seção serão apresentadas de modo detalhado todas as fontes empregadas e devidamente referenciadas no texto do relatório conforme as normas da ABNT Apenas as fontes que foram citadas no texto devem ser apresentadas nessa seção Para artigo SOBRENOME S SOBRENOME O A Estudo da Física na Engenharia Revista Aprendeu n46 1972 p 2732 Para livro SOBRENOME S SOBRENOME O A Estudo da Física 3 Ed Curitiba Editora Tal1972 Utilize sempre pelo menos TRÊS livros e um artigo em suas referências E evite fontes como blogs plataformas livres ou publicas que é livre para edição ELETROSTÁTICA ELETRIZAÇÃO INTRODUÇÃO A eletricidade é um fenômeno que desperta interesse na humanidade desde a antiguidade Ao redor de 600 aC os gregos já sabiam que atritando o âmbar resina amarelada com pele de animais era possível atrair partículas leves Em 1600 William Gilbert com o livro De Magnete Gilbert 1958 apresenta a construção do versariam considerado o primeiro aparelho para o estudo da eletrostática descrevendo diversas experiências com ele Hoje sabese que toda matéria é constituída de átomos que por sua vez são formados de partículas que apresentam cargas positiva e negativa prótons e elétrons respectivamente A interação entre cargas é denominada elétrica sendo muitas ordens de grandeza maior do que a interação gravitacional O eletromagnetismo é uma interação fundamental muito mais importante que a gravitação no domínio que nos é mais familiar sendo a interação eletromagnética aquela que compreendemos melhor Nussenzveig 2001 As forças elétricas podem ser atrativas ou repulsivas dependendo apenas de quais cargas estão interagindo Cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem Na forma natural a matéria apresentase neutra ou seja possui o mesmo número de cargas positivas e negativas cancelando assim os efeitos de interações elétricas considerando os dois corpos neutros Chabay e Sherwood 2002 No entanto é possível remover ou adicionar partículas negativas elétrons o que acarretará um desequilíbrio entre o número de cargas positivas e negativas A carga líquida num material é a soma das cargas positivas e negativas sendo que a carga total terá o sinal daquela em maior quantidade Nesses processos de troca de carga entre corpos sempre há conservação da carga elétrica total ou seja se algum corpo perde carga negativa o outro deve recebêla Existem três processos principais pelos quais os materiais são eletrizados atrito contato e indução Eletrização por atrito é o processo bem simples de geração de cargas eletrostáticas ele pode ocorrer sempre que dois corpos de materiais diferentes são esfregados um no outro A eletrização por atrito não acontece entre metais porque eles são bons condutores e a descarga é muito rápida não conseguindo mantêlos eletrificados O processo de indução eletrostática ocorre quando um corpo eletrizado redistribui cargas de um condutor neutro O corpo eletrizado o indutor é colocado próximo ao corpo neutro o induzido Isso permite que as cargas do indutor atraiam ou repilam as cargas negativas do corpo neutro devido a Lei de Atração e Repulsão entre as cargas elétricas A distribuição de cargas no corpo induzido mantémse apenas na presença do corpo indutor Para eletrizar o induzido devese colocálo em contato com outro corpo neutro e de dimensões maiores antes de afastálo do indutor OBJETIVO Esta experiência tem como objetivo verificar como ocorre os processos de eletrização por atrito e a indução eletrostática aplicada a um corpo neutro MATERIAL Pedaço de papel alumínio Canudos de plástico Uma base tripé com haste Um rolo de fio Uma folha de papel toalha ELETROSTÁTICA ELETRIZAÇÃO FÍSICA ELETRICIDADE ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ROTEIRO EXPERIMENTAL Eletrização por atrito 1 Pegue o tripé e monte com a haste 2 Coloque em pé e adicione o suporte horizontal 3 Em seguida amarre em uma das no suporte e na outra ponta a bolinha de alumínio Agora já está tudo pronto para se dar início a esta experiência 4 5 Aproxime um canudo de plástico da bolinha sem ele sofrer atrito a bolinha não sofre nenhuma reação ou seja não há uma diferença de carga elétrica que irá fazer com que ele sofra atração ou repulsão 6 Já quando o canudo é atritado em um papel toalha ele irá perder elétrons tornandose assim eletrificado positivamente 7 Assim ao aproximálo da bolinha de alumínio que está com carga nula ela irá atrair os elétrons do lado mais próximo ao canudo através da indução eletrostática deixando a bolinha com dois polos de carga mas ainda com carga nula Ou seja a somatória das cargas positivas e negativas na bolinha de alumínio ainda é zero pois a esfera está isolada Então ela será atraída pelo canudo 8 Se deixarmos o canudo tocar a bolinha este irá tirar elétrons da bolinha de alumínio até que eles tenham a mesma carga Em seguida como a bolinha e o canudo agora possuem a mesma carga eles irão sofrer repulsão 9 Em seguida como a bolinha e o canudo agora possuem a mesma carga eles irão sofrer repulsão REPULSÃO ENTRE CORPOS COM CARGAS ELÉTRICAS IGUAIS 1 Suspenda pelo fio dois canudos eletricamente neutros 2 Atrite o terceiro canudo com o papel toalha e aproximeo dos dois descarregados Observe o que acontece 3 Atrite os dois canudos suspensos com o papel toalha e observe o que acontece 4 Aproxime o seu dedo dos canudos carregados e observe o que acontece 5 Atrite novamente o terceiro canudo e aproxime dos outros suspensos carregados Observe o que acontece ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES ELETRIZAÇÃO POR ATRITO 1 O que aconteceu com o canudo após o atrito com o papel toalha 2 Qual o sinal da carga da bolinha de alumínio antes da interação com o canudo 3 Porque ela é atraída pelo canudo após este ser atritado Um corpo que está carregado com carga nula pode ser atraído E repelido 4 E depois dessa interação 5 Porque há repulsão depois de alguns segundos que a bolinha e o canudo estão em contato 6 O que aconteceria se ao invés do canudo eu utilizasse uma barra de ferro 7 Porque às vezes tomamos choque quando vamos abrir a porta do carro REPULSÃO ENTRE CORPOS COM CARGAS ELÉTRICAS IGUAIS 1 Por que os canudos neutros foram atraídos pelo terceiro canudo carregado 2 Por que os dois canudos se repeliram após serem atritados com papel toalha 3 Explique o que aconteceu quando você aproximou o dedo dos canudos carregados 4 Por que os dois canudos carregados forma repelidos pelo terceiro canudo carregado 5 Por que o atrito entre alguns corpos provoca o acumulo de cargas elétricas De onde estas cargas são provenientes 6 A força de repulsão depende da força com que os canudos são atritados 7 Atritando os canudos com uma flanela e aproximandoos ocorre repulsão você poderia criar uma situação onde ocorresse atração PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E FORÇA ELÉTRICA Nome xxxxxxxxxxx Centro Universitário Uninter Pap Endereço do Pap CEP 80610 140 Cidade Estado Brasil email xxxxxxxxxunintercom Resumo Este relatório apresenta com uma introdução histórica sobre a eletrostática contextualizando os princípios físicos importantes para o experimento aqui realizados Ainda é apresentado as formas de eletrização por atrito contato e indução com as bases teóricas para análise dos fenômenos eletrostática A prática experimental é dividida em duas partes a eletrização por atrito demonstrada pela interação entre um canudo e papel e a subsequente repulsão entre os corpos carregados Os resultados revelam a transferência de cargas e a influência das forças eletrostáticas Este estudo oferece uma compreensão prática dos conceitos teóricos da eletrostática e também a contextualização com o cotidiano pela interpretação de situações de choque elétrico Palavraschaves eletrostática eletrização por atrito indução eletrostática carga elétrica INTRODUÇÃO A origem dos estudos dos fenômenos elétricos é atribuída aos experimentos do filosofo grego Tales de Mileto que utilizada um pedaço de âmbar uma resina fóssil obtida em pinheiros para atrair pequenos pedaços de palhas e outros materiais Para isso ele atritava esta pedra com um pedaço de lã de carneiro gerando um desequilíbrio de cargas que gera uma força elétrica entre os materiais E do nome âmbar em grego élektron foi criado o nome desta área da Física denominada de eletricidade Ferreira2017 Os estudos sobre a eletrificação foram sistematizados apenas no século XVII pelo físico e engenheiro alemão Otto von Guericke Ele desempenhou um papel importante na classificação dos materiais como bons receptores e doares de carga elétrica ou não um conceito que foi ampliado para que conhecemos como condutores e isolantes atualmente Lembrando que historicamente a carga elétrica era tratada como um fluído composto por cargas positivas e negativas como prevista pelo físico inglês Michael Faraday Tipler2006 O trabalho de Tonidandel Araújo e Boaventura2018 discute que os estudos iniciais de eletricidade e magnetismo são baseados em experimentos considerados simples mas que permitem a caracterização dos fenômenos básicos como por exemplo a existência de tendência de comportamento dos corpos em uma situação Nesse sentido este trabalho tem como objetivo relatar uma prática investigativa sobre os processos de eletrização por atrito e ação da força elétrica em corpos eletrizados Para isso as cargas geradas pela eletrização serão coletadas em pêndulos eletrostáticos e através do seu comportamento podese discutir aspectos como a natureza da carga elétrica e da força elétrica Além disso é possível a discussão da classificação dos materiais como condutores e isolantes FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na visão atômica o átomo é componente básico da matéria e por meio de interações físicas e químicas é possível a formação de estruturas mais complexas Já o átomo em uma visão simplificada é composto por três componentes elétrons como cargas negativas prótons como cargas positivas e os nêutrons sem carga elétrica Espacialmente o átomo é um grande vazio em que os prótons e nêutrons estão confinados no núcleo e os elétrons espalhados na eletrosfera como ilustra a Figura 1 FIGURA 1 Representação esquemática do átomo FONTE Kerschbaumer 2018 Em uma situação normal a quantidade de prótons e elétrons é igual o que define um corpo denominada como neutro Se por algum motivo ocorrer um desequilíbrio de cargas seja pelo excesso de prótons ou elétrons ele corpo passa a ser susceptível aos fenômenos elétricos que serão estudados A remoção de prótons do núcleo é muito difícil em especial pela quantidade energia necessária para igualar as interações nucleares assim a alternativa é alterar a quantidade de elétrons neste átomo Ao expandirmos este conceito como corpos dizemos que um corpo é negativo quando este apresenta um excesso de elétrons enquanto um corpo positivo é aquele que perde elétrons Por fim um corpo neutro é aquele que possui a mesma quantidade de carga positivas e negativas cuja representação é ilustrada na Figura 2 Assim os fenômenos elétricos são controlados pela troca ou redistribuição dos elétrons entre os corpos por meio dos processos de eletrização FIGURA 2 Representação de um corpo eletricamente neutro positivo e negativo FONTE Angélico 2009 O segundo processo de eletrização é o descrito na introdução denominado de eletrização por atrito Nele dois materiais diferentes são friccionados entre si de forma que ocorre a remoção de elétrons de um corpo e envio para outro O corpo que perde elétrons terá carga elétrica positiva ao final do processo e outro negativa Um exemplo desta eletrização pode ser observado na Figura 3 em que uma régua material plástico é atritada contra um papel A eletrização do pente pode ser testada ao aproximálo de um punhado de papel FIGURA 3 Exemplo da eletrização por atrito de um papel e uma régua FONTE Angélico 2009 A natureza da carga adquirida por cada corpo na eletrização por atrito depende da sua composição Para facilitar essa relação os materiais foram organizados em uma tabela denominada de série triboelétrica como mostra a Tabela 1 Nesta disposição a posição dos materiais é comparada para determinar sua carga final No caso citado da régua e do papel flanela observamos que o plástico tende a ser perder mais elétrons por estar na parte inferior da tabela que o papel localizado na parte superior Assim podemos justificar porquê na Figura 3 o plástico é representado negativo e o papel positivo TABELA 1 Este é um exemplo de formatação de tabela FONTE Adaptado de Halliday 2009 O segundo processo de eletrização é por contato em que corpos que possuem um desiquilíbrio de cargas são aproximados e ocorre a transmissão de cargas Essa movimentação tem como função tentar equilibrar o sistema tendendo a configuração com menor quantidade de energia possível Supondo que o corpo 1 possui carga Q1 e o corpo 2 possui carga Q2 após o contato entre os corpos e a chegada na condição ode equilíbrio as cargas em cada corpo será calculada por Q1Q 2 2 O terceiro processo de eletrização permite a separação das cargas em regiões dentro de um corpo neutro por meio da indução eletrostática Isso ocorre quando um corpo carregado é aproximado de um corpo neutro A face do corpo neutro próximo ao corpo carregado irá concentrar uma carga oposta gerando um dipolo elétrico Mas se o corpo carregado por removido as cargas irão se redistribuir de forma que corpo seja neutro de forma homogênea PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL O objetivo deste trabalho é descrever interações eletrostática em diferentes materiais quando submetidos aos processos de eletrização descritos anteriormente Os materiais escolhidos foram o papel alumínio canudos de plástico e uma folha de papel toalha Os materiais eletrizados serão presos em um fio e suspensos em haste presa no tripé formando um pêndulo Essa é uma configuração que facilita a percepção das forças eletrostáticas entre os corpos Uma ilustração do aparato experimental montado nessa prática é mostrada na Figura 4 FIGURA 4 Aparato experimental utilizado neste experimento FONTE Roteiro 2023 A prática experimental foi divida em duas partes para verificar o processo de eletrização por atrito e repulsão entre corpos de mesma carga Na primeira parte o canudo será atritado contra o papel de forma que o canudo perde elétrons e tonase eletricamente positivo No tripé é suspenso uma bolinha de papel alumínio sob um fio eletricamente isolado de forma que a bolinha é dita neutra Então o canudo será aproximado da bolinha e as algumas observações foram anotadas Posteriormente o canudo e a bolinha entraram em contato e comportamento deles foi alterado posteriormente a isso Na segunda prática dois canudos foram suspensos e um terceiro canudo foi atrito com o papel Após cada eletrização por atrito o terceiro canudo foi encostado em cada a canudo suspenso As observações de cada prática serão discutidas na sessão seguinte ANÁLISE E RESULTADOS Na primeira prática observase que o canudo irá adquirir uma carga positiva pela perda de elétrons para o papel seguindo a série triboelétrica apresentada na Tabela 1 Anteriormente ao contato a esfera de alumínio é eletricamente neutra mas possui carga elétrica no seu interior e em equilíbrio de quantidades Ao aproximarmos o canudo carregado ocorre uma indução de cargas positivas na face mais próxima do canudo e negativa na face oposta Esta indução é fruto da força eletrostática que gera uma força atrativa entre cargas de sinais opostos Com isso a esfera tende a se movimentar na direção do canudo No momento em que o canudo e a esfera entram em contato as cargas negativas do corpo neutro migram para o canudo a fim de neutralizar sua natureza positiva Essa movimentação ocorre até que as cargas elétricas do sistema canudo bolinha se redistribuam de forma uniforme e os corpos tenham a mesma quantidade de carga Além disso após o contato os corpos passam a ter mesmo sinal de carga elétrica Assim ao aproximarmos o canudo da esfera após o contato eles irão se repelir No caso de trocarmos o canudo por um material metálico como ferro ele também teria tendência a perder elétrons e ser positivo após a eletrização A movimentação das cargas na eletrização por contato permite explicar os choques que recebemos ao tocar em maçanetas ou portas de carro por exemplo Isso ocorre porque estes corpos carregados tem a oportunidade de redistribuir essa carga no momento em que sofrem o toque gerando o movimento das cargas gerando a sensação de choque Na segunda prática os dois canudos pendurados neutros sofrem uma pequena atração com o canudo eletrizado em função da indução eletrostática Isso é intensificado quando os canudos são atritados e efetivamente perdem cargas de forma que os dois canudos são positivos eletricamente Os três canudos sofreram forças repulsivas por terem acúmulos de cargas positivas geradas pela perda de elétrons para o papel Essa força será mais intensa se mais cargas foram arrancadas dos canudos pela aplicação de uma maior força Já uma possibilidade de atração dos canudos poderia ocorrer se eles fossem atritados com corpos que são opostos na série triboelétrica CONCLUSÃO Em conclusão os experimentos realizados revelam de forma prática os princípios da eletrização por contato e por indução No primeiro caso a interação entre um canudo carregado positivamente e uma esfera neutra evidencia a indução de cargas opostas e a subsequente neutralização após o contato A repulsão observada ao aproximar novamente os objetos ressalta a distribuição uniforme das cargas Já na segunda prática a atração inicial entre canudos neutros intensificada pelo atrito e perda de elétrons resulta em forças repulsivas devido ao acúmulo de cargas positivas Esses experimentos proporcionam uma discussão sobre os fenômenos eletrostáticos oferecendo uma compreensão das interações elétricas e destacando sua relevância na explicação de experiências do cotidiano como os choques elétricos ao tocar em superfícies metálicas REFERÊNCIAS ANGÉLICO Paulo Roberto Apostila 3 Física SEEDPR Londrina 2009 FERREIRA Fabiana Gama Princípios básicos de eletromagnetismo e termodinâmica 1 ed Curitiba Editora Intersaberes 2017 HALLIDAY David RESNICK Robert WALKER Jearl Fundamentos de Física vol 3 8 ed Rio de Janeiro RJ LTC c2009 KERSCHBAUMER Ricardo Eletrônica Básica Curso Técnico de Nível Médio em Automação Industrial Luzerna 2018 Disponível em httpsprofessorluzernaifcedubrricardokerschbaumerwpcontentuploadssites 43201802EletrônicaBásicaIntroduçãopdf Acesso 23 Nov 2023 ONIDANDEL D A V ARAÚJO A E A de BOAVENTURA W do C História da eletricidade e do magnetismo da Antiguidade à Idade Média Revista Brasileira de Ensino de Física São Paulo v 40 p e46022e46028 2018 Disponível em httpwwwscielobrpdfrbefv40n418069126RBEF4004e4602pdf Acesso em 23 nov 2023 TIPLER Paul A MOSCA Gene Física para Cientistas e Engenheiros Vol 1 5a ed Rio de Janeiro LTC 2006
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COLOQUE AQUI O TÍTULO DO RELATÓRIO Nome xxxxxxxxxxx Centro Universitário Uninter Pap Endereço do Pap CEP 80610 140 Cidade Estado Brasil email xxxxxxxxxunintercom Resumo O resumo tem como característica ser objetivo conciso e breve com no máximo 150 palavras Ao realizar a leitura do resumo qualquer pessoa deve ser capaz de entender o experimento realizado e aos resultados obtidos Palavraschaves três a cinco palavrasexpressões que identificam o tema da experiência realizada separadas com ponto e vírgula INTRODUÇÃO Com a leitura da introdução o leitor deve ficar a par do assunto abordado no experimento A Introdução contém um apanhado histórico do tema e apresenta qual o problema a ser investigado experimentalmente e explica a justificativa que motivou essa investigação Nessa parte do relatório você deve colocar o quê está investigando nesse trabalho por quê está investigando e uma síntese rápida de como fará essa investigação FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na Fundamentação Teórica apresentase toda a base de conhecimento que embasa o estudo em questão Nessa parte são explicados conceitos básicos teorias existentes na literatura e o embasamento teórico sobre o assunto onde se explica a física envolvida É nessa parte também que para cada teoria apresentase também as equações fórmulas relacionadas à temática e que serão utilizadas no tratamento dos dados coletados no experimento As Questões Orientadoras do roteiro servem para indicar todas as informações que devem estar contidas nessa seção no formato de texto Atenção para sempre informar a fonte das informações no texto e com mais detalhes na seção Referências do relatório Para isso siga as normas da ABNT para citação direta e indireta A falta de referência caracteriza plágio Trabalhos classificados como plágio serão zerados PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Etapa do relatório em que ocorre uma descrição dos procedimentos adotados para efetuar as medidas descrevendo cada etapa da montagem experimental no laboratório virtual ou na prática com desenhos esquemáticos podem auxiliar na compreensão do leitor Tome cuidado o procedimento não é cópia do roteiro do experimento e lembrese que o leitor através da leitura do procedimento experimental deve ser capaz de reproduzir o experimento Para produção dos gráficos podemse utilizar programas como o Excel ou o Geogebra ou outro de sua preferência ANÁLISE E RESULTADOS Nesta seção são apresentados os dados obtidos no experimento em forma de tabelas gráficos e diagramas Sempre insira um comentário uma análise ou interpretação sobre essas figuras gráficos ou tabelas de dados apresentadas no relatório Para os cálculos efetuados não é necessário descrever o passo a passo do processo apenas coloque uma explicação indicando qual a equação utilizada de como os dados foram trabalhados TABELA 1 Este é um exemplo de formatação de tabela Força N Distância percorrida cm Tempo decorrido s 30 500 350 40 500 266 78 500 145 90 500 132 100 500 117 300 500 054 As figuras e a tabelas devem estar centralizadas assim como seus textos descritivos Os textos descritivos devem ser objetivos de maneira que o leitor saiba rapidamente do que se trata FIGURA 1 Exemplo de figura FONTE Criado pelo autor Lembrese sempre de abordar todos os pontos e análises suscitados no roteiro experimental Sempre comente cada elemento dados tabelas gráficos ou diagramas figuras etc apresentados nessa seção apresentando uma interpretação do mesmo segundo a base teórica CONCLUSÃO Nesta parte você deve abordar de forma breve o experimento realizado fazendo uma ligação com os objetivos relacionandoos com os principais resultados obtidos dando sua interpretação a que conclusões estes resultados levam Em alguns casos se descreve sobre novas possibilidades desta investigação ou de melhorias ou de continuidades do estudo Textos do tipo O experimento foi muito legal ou aprendi muito com isso e outros similares devem ser evitados REFERÊNCIAS Nessa seção serão apresentadas de modo detalhado todas as fontes empregadas e devidamente referenciadas no texto do relatório conforme as normas da ABNT Apenas as fontes que foram citadas no texto devem ser apresentadas nessa seção Para artigo SOBRENOME S SOBRENOME O A Estudo da Física na Engenharia Revista Aprendeu n46 1972 p 2732 Para livro SOBRENOME S SOBRENOME O A Estudo da Física 3 Ed Curitiba Editora Tal1972 Utilize sempre pelo menos TRÊS livros e um artigo em suas referências E evite fontes como blogs plataformas livres ou publicas que é livre para edição ELETROSTÁTICA ELETRIZAÇÃO INTRODUÇÃO A eletricidade é um fenômeno que desperta interesse na humanidade desde a antiguidade Ao redor de 600 aC os gregos já sabiam que atritando o âmbar resina amarelada com pele de animais era possível atrair partículas leves Em 1600 William Gilbert com o livro De Magnete Gilbert 1958 apresenta a construção do versariam considerado o primeiro aparelho para o estudo da eletrostática descrevendo diversas experiências com ele Hoje sabese que toda matéria é constituída de átomos que por sua vez são formados de partículas que apresentam cargas positiva e negativa prótons e elétrons respectivamente A interação entre cargas é denominada elétrica sendo muitas ordens de grandeza maior do que a interação gravitacional O eletromagnetismo é uma interação fundamental muito mais importante que a gravitação no domínio que nos é mais familiar sendo a interação eletromagnética aquela que compreendemos melhor Nussenzveig 2001 As forças elétricas podem ser atrativas ou repulsivas dependendo apenas de quais cargas estão interagindo Cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem Na forma natural a matéria apresentase neutra ou seja possui o mesmo número de cargas positivas e negativas cancelando assim os efeitos de interações elétricas considerando os dois corpos neutros Chabay e Sherwood 2002 No entanto é possível remover ou adicionar partículas negativas elétrons o que acarretará um desequilíbrio entre o número de cargas positivas e negativas A carga líquida num material é a soma das cargas positivas e negativas sendo que a carga total terá o sinal daquela em maior quantidade Nesses processos de troca de carga entre corpos sempre há conservação da carga elétrica total ou seja se algum corpo perde carga negativa o outro deve recebêla Existem três processos principais pelos quais os materiais são eletrizados atrito contato e indução Eletrização por atrito é o processo bem simples de geração de cargas eletrostáticas ele pode ocorrer sempre que dois corpos de materiais diferentes são esfregados um no outro A eletrização por atrito não acontece entre metais porque eles são bons condutores e a descarga é muito rápida não conseguindo mantêlos eletrificados O processo de indução eletrostática ocorre quando um corpo eletrizado redistribui cargas de um condutor neutro O corpo eletrizado o indutor é colocado próximo ao corpo neutro o induzido Isso permite que as cargas do indutor atraiam ou repilam as cargas negativas do corpo neutro devido a Lei de Atração e Repulsão entre as cargas elétricas A distribuição de cargas no corpo induzido mantémse apenas na presença do corpo indutor Para eletrizar o induzido devese colocálo em contato com outro corpo neutro e de dimensões maiores antes de afastálo do indutor OBJETIVO Esta experiência tem como objetivo verificar como ocorre os processos de eletrização por atrito e a indução eletrostática aplicada a um corpo neutro MATERIAL Pedaço de papel alumínio Canudos de plástico Uma base tripé com haste Um rolo de fio Uma folha de papel toalha ELETROSTÁTICA ELETRIZAÇÃO FÍSICA ELETRICIDADE ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA ROTEIRO EXPERIMENTAL Eletrização por atrito 1 Pegue o tripé e monte com a haste 2 Coloque em pé e adicione o suporte horizontal 3 Em seguida amarre em uma das no suporte e na outra ponta a bolinha de alumínio Agora já está tudo pronto para se dar início a esta experiência 4 5 Aproxime um canudo de plástico da bolinha sem ele sofrer atrito a bolinha não sofre nenhuma reação ou seja não há uma diferença de carga elétrica que irá fazer com que ele sofra atração ou repulsão 6 Já quando o canudo é atritado em um papel toalha ele irá perder elétrons tornandose assim eletrificado positivamente 7 Assim ao aproximálo da bolinha de alumínio que está com carga nula ela irá atrair os elétrons do lado mais próximo ao canudo através da indução eletrostática deixando a bolinha com dois polos de carga mas ainda com carga nula Ou seja a somatória das cargas positivas e negativas na bolinha de alumínio ainda é zero pois a esfera está isolada Então ela será atraída pelo canudo 8 Se deixarmos o canudo tocar a bolinha este irá tirar elétrons da bolinha de alumínio até que eles tenham a mesma carga Em seguida como a bolinha e o canudo agora possuem a mesma carga eles irão sofrer repulsão 9 Em seguida como a bolinha e o canudo agora possuem a mesma carga eles irão sofrer repulsão REPULSÃO ENTRE CORPOS COM CARGAS ELÉTRICAS IGUAIS 1 Suspenda pelo fio dois canudos eletricamente neutros 2 Atrite o terceiro canudo com o papel toalha e aproximeo dos dois descarregados Observe o que acontece 3 Atrite os dois canudos suspensos com o papel toalha e observe o que acontece 4 Aproxime o seu dedo dos canudos carregados e observe o que acontece 5 Atrite novamente o terceiro canudo e aproxime dos outros suspensos carregados Observe o que acontece ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES ELETRIZAÇÃO POR ATRITO 1 O que aconteceu com o canudo após o atrito com o papel toalha 2 Qual o sinal da carga da bolinha de alumínio antes da interação com o canudo 3 Porque ela é atraída pelo canudo após este ser atritado Um corpo que está carregado com carga nula pode ser atraído E repelido 4 E depois dessa interação 5 Porque há repulsão depois de alguns segundos que a bolinha e o canudo estão em contato 6 O que aconteceria se ao invés do canudo eu utilizasse uma barra de ferro 7 Porque às vezes tomamos choque quando vamos abrir a porta do carro REPULSÃO ENTRE CORPOS COM CARGAS ELÉTRICAS IGUAIS 1 Por que os canudos neutros foram atraídos pelo terceiro canudo carregado 2 Por que os dois canudos se repeliram após serem atritados com papel toalha 3 Explique o que aconteceu quando você aproximou o dedo dos canudos carregados 4 Por que os dois canudos carregados forma repelidos pelo terceiro canudo carregado 5 Por que o atrito entre alguns corpos provoca o acumulo de cargas elétricas De onde estas cargas são provenientes 6 A força de repulsão depende da força com que os canudos são atritados 7 Atritando os canudos com uma flanela e aproximandoos ocorre repulsão você poderia criar uma situação onde ocorresse atração PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E FORÇA ELÉTRICA Nome xxxxxxxxxxx Centro Universitário Uninter Pap Endereço do Pap CEP 80610 140 Cidade Estado Brasil email xxxxxxxxxunintercom Resumo Este relatório apresenta com uma introdução histórica sobre a eletrostática contextualizando os princípios físicos importantes para o experimento aqui realizados Ainda é apresentado as formas de eletrização por atrito contato e indução com as bases teóricas para análise dos fenômenos eletrostática A prática experimental é dividida em duas partes a eletrização por atrito demonstrada pela interação entre um canudo e papel e a subsequente repulsão entre os corpos carregados Os resultados revelam a transferência de cargas e a influência das forças eletrostáticas Este estudo oferece uma compreensão prática dos conceitos teóricos da eletrostática e também a contextualização com o cotidiano pela interpretação de situações de choque elétrico Palavraschaves eletrostática eletrização por atrito indução eletrostática carga elétrica INTRODUÇÃO A origem dos estudos dos fenômenos elétricos é atribuída aos experimentos do filosofo grego Tales de Mileto que utilizada um pedaço de âmbar uma resina fóssil obtida em pinheiros para atrair pequenos pedaços de palhas e outros materiais Para isso ele atritava esta pedra com um pedaço de lã de carneiro gerando um desequilíbrio de cargas que gera uma força elétrica entre os materiais E do nome âmbar em grego élektron foi criado o nome desta área da Física denominada de eletricidade Ferreira2017 Os estudos sobre a eletrificação foram sistematizados apenas no século XVII pelo físico e engenheiro alemão Otto von Guericke Ele desempenhou um papel importante na classificação dos materiais como bons receptores e doares de carga elétrica ou não um conceito que foi ampliado para que conhecemos como condutores e isolantes atualmente Lembrando que historicamente a carga elétrica era tratada como um fluído composto por cargas positivas e negativas como prevista pelo físico inglês Michael Faraday Tipler2006 O trabalho de Tonidandel Araújo e Boaventura2018 discute que os estudos iniciais de eletricidade e magnetismo são baseados em experimentos considerados simples mas que permitem a caracterização dos fenômenos básicos como por exemplo a existência de tendência de comportamento dos corpos em uma situação Nesse sentido este trabalho tem como objetivo relatar uma prática investigativa sobre os processos de eletrização por atrito e ação da força elétrica em corpos eletrizados Para isso as cargas geradas pela eletrização serão coletadas em pêndulos eletrostáticos e através do seu comportamento podese discutir aspectos como a natureza da carga elétrica e da força elétrica Além disso é possível a discussão da classificação dos materiais como condutores e isolantes FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Na visão atômica o átomo é componente básico da matéria e por meio de interações físicas e químicas é possível a formação de estruturas mais complexas Já o átomo em uma visão simplificada é composto por três componentes elétrons como cargas negativas prótons como cargas positivas e os nêutrons sem carga elétrica Espacialmente o átomo é um grande vazio em que os prótons e nêutrons estão confinados no núcleo e os elétrons espalhados na eletrosfera como ilustra a Figura 1 FIGURA 1 Representação esquemática do átomo FONTE Kerschbaumer 2018 Em uma situação normal a quantidade de prótons e elétrons é igual o que define um corpo denominada como neutro Se por algum motivo ocorrer um desequilíbrio de cargas seja pelo excesso de prótons ou elétrons ele corpo passa a ser susceptível aos fenômenos elétricos que serão estudados A remoção de prótons do núcleo é muito difícil em especial pela quantidade energia necessária para igualar as interações nucleares assim a alternativa é alterar a quantidade de elétrons neste átomo Ao expandirmos este conceito como corpos dizemos que um corpo é negativo quando este apresenta um excesso de elétrons enquanto um corpo positivo é aquele que perde elétrons Por fim um corpo neutro é aquele que possui a mesma quantidade de carga positivas e negativas cuja representação é ilustrada na Figura 2 Assim os fenômenos elétricos são controlados pela troca ou redistribuição dos elétrons entre os corpos por meio dos processos de eletrização FIGURA 2 Representação de um corpo eletricamente neutro positivo e negativo FONTE Angélico 2009 O segundo processo de eletrização é o descrito na introdução denominado de eletrização por atrito Nele dois materiais diferentes são friccionados entre si de forma que ocorre a remoção de elétrons de um corpo e envio para outro O corpo que perde elétrons terá carga elétrica positiva ao final do processo e outro negativa Um exemplo desta eletrização pode ser observado na Figura 3 em que uma régua material plástico é atritada contra um papel A eletrização do pente pode ser testada ao aproximálo de um punhado de papel FIGURA 3 Exemplo da eletrização por atrito de um papel e uma régua FONTE Angélico 2009 A natureza da carga adquirida por cada corpo na eletrização por atrito depende da sua composição Para facilitar essa relação os materiais foram organizados em uma tabela denominada de série triboelétrica como mostra a Tabela 1 Nesta disposição a posição dos materiais é comparada para determinar sua carga final No caso citado da régua e do papel flanela observamos que o plástico tende a ser perder mais elétrons por estar na parte inferior da tabela que o papel localizado na parte superior Assim podemos justificar porquê na Figura 3 o plástico é representado negativo e o papel positivo TABELA 1 Este é um exemplo de formatação de tabela FONTE Adaptado de Halliday 2009 O segundo processo de eletrização é por contato em que corpos que possuem um desiquilíbrio de cargas são aproximados e ocorre a transmissão de cargas Essa movimentação tem como função tentar equilibrar o sistema tendendo a configuração com menor quantidade de energia possível Supondo que o corpo 1 possui carga Q1 e o corpo 2 possui carga Q2 após o contato entre os corpos e a chegada na condição ode equilíbrio as cargas em cada corpo será calculada por Q1Q 2 2 O terceiro processo de eletrização permite a separação das cargas em regiões dentro de um corpo neutro por meio da indução eletrostática Isso ocorre quando um corpo carregado é aproximado de um corpo neutro A face do corpo neutro próximo ao corpo carregado irá concentrar uma carga oposta gerando um dipolo elétrico Mas se o corpo carregado por removido as cargas irão se redistribuir de forma que corpo seja neutro de forma homogênea PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL O objetivo deste trabalho é descrever interações eletrostática em diferentes materiais quando submetidos aos processos de eletrização descritos anteriormente Os materiais escolhidos foram o papel alumínio canudos de plástico e uma folha de papel toalha Os materiais eletrizados serão presos em um fio e suspensos em haste presa no tripé formando um pêndulo Essa é uma configuração que facilita a percepção das forças eletrostáticas entre os corpos Uma ilustração do aparato experimental montado nessa prática é mostrada na Figura 4 FIGURA 4 Aparato experimental utilizado neste experimento FONTE Roteiro 2023 A prática experimental foi divida em duas partes para verificar o processo de eletrização por atrito e repulsão entre corpos de mesma carga Na primeira parte o canudo será atritado contra o papel de forma que o canudo perde elétrons e tonase eletricamente positivo No tripé é suspenso uma bolinha de papel alumínio sob um fio eletricamente isolado de forma que a bolinha é dita neutra Então o canudo será aproximado da bolinha e as algumas observações foram anotadas Posteriormente o canudo e a bolinha entraram em contato e comportamento deles foi alterado posteriormente a isso Na segunda prática dois canudos foram suspensos e um terceiro canudo foi atrito com o papel Após cada eletrização por atrito o terceiro canudo foi encostado em cada a canudo suspenso As observações de cada prática serão discutidas na sessão seguinte ANÁLISE E RESULTADOS Na primeira prática observase que o canudo irá adquirir uma carga positiva pela perda de elétrons para o papel seguindo a série triboelétrica apresentada na Tabela 1 Anteriormente ao contato a esfera de alumínio é eletricamente neutra mas possui carga elétrica no seu interior e em equilíbrio de quantidades Ao aproximarmos o canudo carregado ocorre uma indução de cargas positivas na face mais próxima do canudo e negativa na face oposta Esta indução é fruto da força eletrostática que gera uma força atrativa entre cargas de sinais opostos Com isso a esfera tende a se movimentar na direção do canudo No momento em que o canudo e a esfera entram em contato as cargas negativas do corpo neutro migram para o canudo a fim de neutralizar sua natureza positiva Essa movimentação ocorre até que as cargas elétricas do sistema canudo bolinha se redistribuam de forma uniforme e os corpos tenham a mesma quantidade de carga Além disso após o contato os corpos passam a ter mesmo sinal de carga elétrica Assim ao aproximarmos o canudo da esfera após o contato eles irão se repelir No caso de trocarmos o canudo por um material metálico como ferro ele também teria tendência a perder elétrons e ser positivo após a eletrização A movimentação das cargas na eletrização por contato permite explicar os choques que recebemos ao tocar em maçanetas ou portas de carro por exemplo Isso ocorre porque estes corpos carregados tem a oportunidade de redistribuir essa carga no momento em que sofrem o toque gerando o movimento das cargas gerando a sensação de choque Na segunda prática os dois canudos pendurados neutros sofrem uma pequena atração com o canudo eletrizado em função da indução eletrostática Isso é intensificado quando os canudos são atritados e efetivamente perdem cargas de forma que os dois canudos são positivos eletricamente Os três canudos sofreram forças repulsivas por terem acúmulos de cargas positivas geradas pela perda de elétrons para o papel Essa força será mais intensa se mais cargas foram arrancadas dos canudos pela aplicação de uma maior força Já uma possibilidade de atração dos canudos poderia ocorrer se eles fossem atritados com corpos que são opostos na série triboelétrica CONCLUSÃO Em conclusão os experimentos realizados revelam de forma prática os princípios da eletrização por contato e por indução No primeiro caso a interação entre um canudo carregado positivamente e uma esfera neutra evidencia a indução de cargas opostas e a subsequente neutralização após o contato A repulsão observada ao aproximar novamente os objetos ressalta a distribuição uniforme das cargas Já na segunda prática a atração inicial entre canudos neutros intensificada pelo atrito e perda de elétrons resulta em forças repulsivas devido ao acúmulo de cargas positivas Esses experimentos proporcionam uma discussão sobre os fenômenos eletrostáticos oferecendo uma compreensão das interações elétricas e destacando sua relevância na explicação de experiências do cotidiano como os choques elétricos ao tocar em superfícies metálicas REFERÊNCIAS ANGÉLICO Paulo Roberto Apostila 3 Física SEEDPR Londrina 2009 FERREIRA Fabiana Gama Princípios básicos de eletromagnetismo e termodinâmica 1 ed Curitiba Editora Intersaberes 2017 HALLIDAY David RESNICK Robert WALKER Jearl Fundamentos de Física vol 3 8 ed Rio de Janeiro RJ LTC c2009 KERSCHBAUMER Ricardo Eletrônica Básica Curso Técnico de Nível Médio em Automação Industrial Luzerna 2018 Disponível em httpsprofessorluzernaifcedubrricardokerschbaumerwpcontentuploadssites 43201802EletrônicaBásicaIntroduçãopdf Acesso 23 Nov 2023 ONIDANDEL D A V ARAÚJO A E A de BOAVENTURA W do C História da eletricidade e do magnetismo da Antiguidade à Idade Média Revista Brasileira de Ensino de Física São Paulo v 40 p e46022e46028 2018 Disponível em httpwwwscielobrpdfrbefv40n418069126RBEF4004e4602pdf Acesso em 23 nov 2023 TIPLER Paul A MOSCA Gene Física para Cientistas e Engenheiros Vol 1 5a ed Rio de Janeiro LTC 2006