ENGENHARIA MECÂNICA

ATPS DE FÍSICA

ETAPA 1

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.

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.

R: Porque está bem carregado negativamente, em torno do campo e aponta para o centro.

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).

R: q =π r².p

q = 3.141592645 x r² x 1.1 x 10-3

q = 0,003455751 x r²

E = 1 q

4πEo r

E = 1. x 0,003455751

1.112123799 x 10-10

E = 89,14911819 r

q =π r².p

q = 3.141592645 x 0,5² x 1.1 x 10-3

q = 0,000863937

E = 0,000863937

2πx8,85x10-12 x 0,5

E =6,084375 x 10 -16

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?

R: Claro, no interno do tubo com valor máximo que é30 kw / cn,

ETAPA 2

Passo 1.

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).

R: V = K0 x Q

d

Passo 2.

Calcular a diferença de potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma densidade volumétrica de cargas típica, ρ = 1,1 x 10-3 C/m3.

Resposta:

Passo 3.

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.

R: C = q .

V x q

q = 200 x 10-12 x 7 x 103

q = 1400 x 10-6

Passo 4.

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?

R: Sim pode produzir uma centelha fora do cano a 19,3 mm.