Gerador de Van de Graaff Wimshurst e Holtz: Resumo sobre Máquinas Eletrostáticas

INTERNAL PARTNERS 5acXjzUk INTERNAL PARTNERS 5acXjzUk Resolução 1 Gerador de Van de Graaff O Gerador de Van de Graaff é uma máquina eletrostática que produz altas tensões contínuas É composto por um tambor isolante que gira em alta velocidade e uma correia transportadora isolante que carrega as cargas elétricas para o topo do tambor O gerador é capaz de produzir tensões de até vários milhões de volts Gerador de Wimshurst O Gerador de Wimshurst é outra máquina eletrostática que produz altas tensões É composto por dois discos com placas metálicas em seus lados opostos que são girados em sentidos opostos por meio de uma manivela O gerador é capaz de produzir tensões de até centenas de milhares de volts Máquina de Holtz A máquina de Holtz é uma máquina eletrostática que utiliza um princípio de autoexitação para produzir cargas elétricas É composta por um disco com uma série de dentes em sua borda e um disco menor que gira próximo a ele Quando o disco menor é girado as cargas elétricas são produzidas na superfície dos dentes e um campo elétrico induzido no disco menor ajuda a manter o processo de autoexitação A máquina de Holtz é capaz de produzir tensões de até algumas dezenas de milhares de volts 2 Isso está correto em parte Embora seja verdade que ficar em lugares e situações propícias para uma descarga elétrica aumenta o risco de ser atingido por um raio ou por uma descarga eletrostática é importante notar que a eletricidade pode ser perigosa mesmo em situações aparentemente seguras Por exemplo segurar objetos metálicos grandes como pararaios pode levar a choques elétricos se o objeto estiver carregado eletricamente Além disso ficar sozinho em um descampado pode aumentar o risco de ser atingido por um raio durante uma tempestade mas mesmo em ambientes fechados e urbanos a eletricidade pode representar riscos como curtoscircuitos falhas elétricas e outros perigos No caso da garota da imagem o fenômeno de arrepiamento dos cabelos é causado pelo fato de que quando as cargas elétricas do ambiente se aproximam do corpo humano elas podem induzir cargas opostas e iguais no corpo As cargas opostas se acumulam nas partes inferiores do corpo enquanto as cargas iguais se acumulam nas partes superiores como nos cabelos por exemplo Isso cria uma força de repulsão elétrica entre as cargas iguais fazendo com que os cabelos se arrepiem É o mesmo princípio que ocorre em um Gerador de Van de Graaff onde cargas elétricas são acumuladas na superfície de uma esfera isolante e induzem cargas opostas e iguais em objetos próximos como os cabelos da pessoa que toca na esfera A alternativa correta é a letra e a garota corria grande perigo pois os fios de cabelos estavam alinhados com as linhas de força e consequentemente com o campo elétrico Tal posicionamento do cabelo indicava uma queda de raio iminente O cabelo da garota se arrepiou devido à força de repulsão elétrica entre as cargas acumuladas em seu corpo e as cargas presentes no ambiente que indicavam a presença de um forte campo elétrico Como os cabelos estão alinhados com as linhas de força o arrepiamento indica que a garota está sujeita a uma grande diferença de potencial elétrico em relação ao ambiente o que aumenta o risco de ser atingida por um raio ou por uma descarga elétrica Portanto a situação representada na figura é perigosa e a garota deveria buscar um lugar seguro imediatamente longe de árvores ou outros objetos altos que possam atrair raios Levantar o braço não aumentaria o risco de descarga elétrica mas permanecer no local aumentaria significativamente o risco 3 As pessoas que trabalham em hospitais devem vestir sapatos condutores especiais quando trabalham com oxigênio em uma sala de operações para evitar a acumulação de cargas eletrostáticas Essas cargas podem se acumular em materiais isolantes como a borracha e causar faíscas que poderiam inflamar o oxigênio que é altamente inflamável As solas de borracha são isolantes elétricos e impedem que a eletricidade flua através delas Portanto se o pessoal que trabalha com oxigênio em uma sala de operações usar sapatos com solas de borracha a eletricidade pode se acumular em seus corpos criando uma carga eletrostática que pode causar faíscas ao entrar em contato com superfícies condutoras como tubos de oxigênio ou equipamentos médicos metálicos Os sapatos condutores especiais são projetados para permitir que a eletricidade flua através deles dissipando cargas eletrostáticas e prevenindo o acúmulo de eletricidade Portanto eles ajudam a prevenir faíscas que poderiam inflamar o oxigênio Além disso esses sapatos costumam ser feitos de materiais que são fáceis de limpar e desinfetar para garantir que não haja contaminação em ambientes hospitalares estéreis 4 As afirmações são Verdadeiro Num experimento feito em sala de aula o professor esfregou uma régua escolar acrílica num pedaço de flanela vigorosamente e imediatamente mostrou que a régua era capaz de atrair pequenos pedaços de papel picado Isso ocorre porque a fricção entre a régua e a flanela provoca uma transferência de elétrons deixando a régua eletrizada com carga negativa e atraindo o papel picado que tem carga positiva Verdadeiro A pintura eletrostática é usada na proteção contra corrosão e na pintura de latarias de automóveis para melhorar a distribuição das partículas de tinta sobre a lataria Nesse processo a carcaça e a tinta previamente eletrizados atraemse eletricamente o que permite camadas mais finas e homogêneas de tinta Verdadeiro Já são comuns as coifas eletrostáticas usadas para reduzir a quantidade de fumaça e partículas de óleo no ambiente da cozinha Elas são ambientalmente importantes por não lançarem à atmosfera os detritos sugados Conseguese esse efeito graças à atração eletrostática Verdadeiro É muito comum observarse em caminhões que transportam combustíveis uma corrente pendurada na carroceria que de vez em quando toca o chão Isso é necessário para garantir a descarga elétrica constante da carroceria que sem isso devido ao atrito com o ar durante o movimento apresenta carga elétrica suficientemente alta para colocar em risco a carga inflamável Verdadeiro Por meio de uma conexão com a Terra um corpo condutor eletrizado perde praticamente todas as suas cargas elétricas passando a ser neutro Isso ocorre porque a Terra é um reservatório infinito de elétrons que podem fluir para ou a partir do corpo eletrizado neutralizandoo 5 A gota de óleo está sob a ação de duas forças a força elétrica devida à interação com o campo elétrico uniforme entre as placas e a força gravitacional Como a gota cai com velocidade constante isso significa que a força elétrica e a força gravitacional têm a mesma intensidade e direções opostas Portanto a carga da gota é negativa já que a força elétrica é oposta à direção do campo elétrico entre as placas que é de cima para baixo A resposta correta é a letra c A resultante das forças sobre a gota é nula porque ela está em equilíbrio 6 Primeiro é preciso calcular a carga elétrica das partículas utilizando a lei de Coulomb F k q1 q2 r2 Onde F é a força elétrica entre as partículas k é a constante eletrostática com valor 899 x 109 Nm2C2 q1 e q2 são as cargas elétricas das partículas r é a distância entre as partículas com valor 320 x 103 m Igualando a força elétrica à segunda lei de Newton F m a podese obter a aceleração das partículas Assim a k q1 q2 m r2 a1 700 ms2 para a primeira partícula a2 900 ms2 para a segunda partícula Substituindo os valores conhecidos na equação da aceleração podese encontrar a carga elétrica de cada partícula q1 m a1 r2 k q2 m a2 r2 k q1 2523 x 108 C q2 3252 x 108 C Alternativa b é a correta o módulo da carga de cada partícula é 224 x 108 C As outras alternativas não podem ser inferidas a partir dos dados fornecidos