28

Atividades  c3 • H9 

1 Leia o texto a seguir.

Os homens são as principais vítimas de raios em São Paulo. Entre 2000 e 2009, 85% das pessoas que morreram após serem atingidas por descarga elétrica no Estado eram do sexo masculino.

O Elat (Grupo de Eletricidade Atmosférica) identificou que a agropecuária foi a principal atividade relacionada a esse tipo de ocorrência. Do total de mortos, 20% eram tra-balhadores rurais [adultos] que recolhiam animais ou ma-nipulavam ferramentas como enxada e facão no meio de plantações. (...) As mortes em campos de futebol vêm na segunda posição, com 15%. (...)

Disponível em: <http://www1.folha.uol.com.br/folha/

cotidiano/ult95u690381.shtml>.

Acesso em: 24 jan. 2011.

Um motivo possível que justifica o título da reportagem, com base no texto e em seus conhecimentos de Física, é:

a) Os homens lideram por terem, em média, mais massa cor-poral que as mulheres, e a alta incidência de vítimas acon-tece porque o corpo humano é mais condutivo que os ma-teriais a sua volta e porque não há para-raios por perto.

b) Em função o trabalho que exercem, os homens andam com mais objetos metálicos “agregados” aos seus corpos. É de se supor que possam estar molhados ou submetidos à umi-dade relativa do ar — como se sabe, a água é boa condutora de eletricidade.

c) Os adultos, sobretudo os homens, exercem mais atividades ao ar livre, como o futebol e a agropecuária, estando em regiões onde não há para-raios (ao ar livre, em pastos etc.) e manipulando materiais condutivos.

d) O corpo do homem é mais condutivo que o das mulheres. As atividades que eles desenvolvem também estão mais associadas à eletricidade.

e) Em pastos e regiões mais descampadas, os homens aca-bam por atuar como para-raios porque, em média, são mais altos que as mulheres.

X

1. Exercendo essas atividades, os homens estarão mais expostos.

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  c8 • H29 

2 Considere a seguinte tabela:

Intensidade da corrente Sintomas provocados

0,001 A Sensação de ligeiro formigamento.

0,01 APode causar dores e espasmos muscula-res, mas provavelmente não será fatal.

0,1 APode levar à morte porque o coração pode vir a bater com irregularidade e desenvolver uma fibrilação cardíaca.

Maior que 0,1 AParada cardíaca, queimaduras, danos ao

sistema nervoso, morte.

Se uma pessoa tiver a pele molhada com uma água em que esti-verem dissolvidos sais (por exemplo, a água do mar), a resistên-cia da pele diminui razoavelmente, chegando a 100 Ω, contra um valor para a pele seca de 100.000 Ω. Se a pessoa segurar os polos de uma bateria de 12 V com as mãos, estando com a pele seca, e depois fizer o mesmo com a pele molhada, podemos concluir:

a) Com a pele seca, a pessoa nada sente; com a pele molhada, há o risco de fibrilação cardíaca e morte.

b) Com a pele seca, sentirá um leve formigamento; com a pela molhada, correrá o risco de morte por fibrilação cardíaca.

c) Nos dois casos, a morte é certa.

d) No segundo caso, a chance de morte é 1.000 vezes maior que no primeiro, embora pessoas cardíacas devam temer também o choque com a pele seca.

e) Nos dois casos, não haverá maiores problemas, ainda mais considerando-se que hoje em dia a maior parte dos calçados é isolante.

  c7 • H26 

3 Observe esta foto, em que pássaros estão pousados em fios de alta tensão.

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2. Pele seca: U = R ∙ i ⇒ 12 = 100.000 ∙ i ⇒⇒ i = 0,00012 APele molhada: U = R‘ ∙ i‘ ⇒ 12 = 100 ∙ i‘ ⇒⇒ i‘ = 0,12 ACom a pele seca, a pessoa não sentirá qualquer sintoma, pois será um valor abaixo do de formigamento; com a pele molhada, ela sentirá um potente choque que poderá levá-la à morte por fibrilação cardíaca.

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Sabemos que a diferença de potencial (ddp) é uma grandeza que define o trabalho da força elétrica que atua sobre a quantidade de carga passível de ser transportada entre dois determinados pon-tos. Os pássaros pousam com os dois pés e não são eletrocutados.

A explicação física para isso é:

a) Os pássaros precisariam de um terceiro ponto de contato para considerarmos uma diferença de potencial ou de polaridade. Como os dois pés são o mesmo polo positivo, eles não são eletrocutados.

b) Os pássaros pousam com os pés muito próximos. Dessa forma, a diferença de potencial entre seus pés é quase nula, assim como a quantidade de carga.

c) A resistência elétrica entre os dois pontos de pouso dos pás-saros é muito grande — o suficiente para bloquear qualquer corrente.

d) Os pássaros estão no ar. Não há como ter um aterramento que cause uma descarga entre eles e o solo. Dessa forma, não há eletrocução.

e) Os fios de alta tensão têm uma corrente elétrica muito baixa, quase infinitesimal. Essa corrente é baixa para que não se per-ca, pelo efeito da resistência dos fios, a quantidade de energia que eles transportam em grandes distâncias. Dessa forma, a resistência corporal dos pássaros dá conta de bloquear qual-quer corrente.

  c6 • H21 

4 Leia o texto a seguir.

Raios matam 200 pessoas por ano no país.

(...) A maioria dos acidentes com raios ocorre em regiões descampadas, com vegetação baixa. Abrigar-se embaixo das copas das árvores altas é o mais arriscado, pois as descargas geralmente atingem pontos mais elevados do solo.

Uma alternativa para quem tiver um veículo perto é entrar no carro e manter portas e janelas fechadas. (...) Nadar, andar de bicicleta ou motocicleta durante a chuva em locais descam-pados é fator de alto risco. (...)

Deve-se procurar abrigos protegidos por pára-raios ou cober-turas com estruturas metálicas aterradas. Se não houver onde se proteger, o recomendado é ficar agachado com os pés juntos.

José Gonçalves Neto, O Estado de S. Paulo, 28 jan. 2001.

Nas tempestades, o acúmulo de cargas elétricas nas nuvens induz o acúmulo de cargas de sinais opostos na superfície da Terra logo abai-xo, criando assim o que se denomina diferença de potencial (U).

X

3. Os pássaros pousam com os dois pés muito próximos e mantêm quase nula a diferença de potencial; portanto, a corrente é quase nula.A resistência dos pássaros não é muito grande. Se os dois pontos de contato nos fios fossem suficientemente afastados, eles seriam eletrocutados.Não é verdade que pelo fato de eles estarem no ar precisariam de um terceiro ponto para constituir uma diferença de potencial. Os dois pés pousados um em cada ponto configuram uma ddp.A corrente nos fios de alta tensão é, de fato, mais baixa, mas seria potencialmente perigosa se estabelecêssemos uma ddp entre dois pontos afastados do corpo do pássaro; nesse caso, a corrente seria suficiente para uma eletrocução.Além do exposto, a potência produzida na geração é que vai dar a quantidade de energia para o choque. Uma baixa corrente multiplicada por uma alta tensão produz uma potência elevada.Por fim, dois pés pousados nos fios não constituem um único polo positivo.

4. Observando a expressão E ∙ d = U, dada a diferença de potencial U entre as nuvens e o solo (que depende do acúmulo e da distribuição de cargas nessas regiões), pontos mais elevados do solo, estando a uma distância d das nuvens menor, acabam por determinar regiões de campo elétrico E mais intenso, tornando mais provável o rompimento da rigidez dielétrica do ar.

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Os raios são descargas elétricas que ocorrem toda vez que o campo elétrico (E) estabelecido entre as nuvens e a superfície terrestre (ou o que estiver sobre ela) atinge valores suficientes para quebrar a rigidez dielétrica do ar, tornando-o, momentanea-mente, condutor.

A equação que associa diferença de potencial e campo elétrico uniforme é dada por:

E ∙ d = U

em que d é a distância entre as regiões onde há o acúmulo de cargas.

De posse dessas informações, escolha a alternativa que contém as explicações físicas para a maior ocorrência de relâmpagos em “pon-tos mais elevados do solo”, como apresentado no texto anterior.

a) Em se tratando de um campo elétrico uniforme, a maior dis-tância do chão implica uma maior diferença de potencial, o que aumenta a probabilidade de descargas elétricas.

b) Pontos mais elevados e em contato com o solo mantêm o mesmo potencial elétrico que este e, estando a uma distância menor das nuvens, acabam por promover um campo elétrico mais intenso, aumentando a probabilidade de ocorrência de descargas elétricas atmosféricas.

c) Em locais descampados, onde não há muitos pontos de re-ferência distintos, qualquer ponto mais elevado do solo pro-move interferências elétricas no ambiente, o que aumenta a probabilidade da ocorrência de descargas elétricas durante as tempestades.

d) Como há o acúmulo de cargas elétricas na Terra e nas nuvens, uma maior proximidade cria maior repulsão elétrica entre as cargas de mesmo sinal, o que aumenta a probabilidade de que elas rumem para outros locais na forma de relâmpagos.

e) As cargas elétricas acumuladas nas nuvens apresentam maior probabilidade de se descarregarem em locais pontiagudos (por causa do chamado “poder das pontas”), não importando o fato de eles serem ou não elevados.

  c2 • H5 

  5  Constantemente, as concessionárias de energia elétrica recomen-dam que se contrate um eletricista para checar o sistema elétrico de nossa residência, se os fusíveis estiverem queimando ou os interruptores estourando, e que nunca tentemos consertar sem a ajuda deste especialista.

Outro alerta para a segurança das instalações residenciais é para que não usemos um tipo de extensão em “T”, como a foto ilustra. Com o uso deste aparato — em que são conectados vários eletro-domésticos — os circuitos elétricos ficam sobrecarregados.

X

5. Trata-se de uma associação em paralelo, em que a resistência do circuito é diminuída com a adição de novos aparelhos, implicando um aumento da corrente elétrica que circula nos fios “comuns” aos circuitos (os fios ditos “dentro da parede”), promovendo um maior aquecimento destes e eventualmente propiciando o início de um incêndio.

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Sobre essa associação de ideias, são feitas as seguintes afirmações: I - Como os fios elétricos apresentam resistência elétrica nula,

o risco de incêndio está associado à maior probabilidade de queima de algum aparelho quando vários deles estão sendo usados simultaneamente.

II - A conexão de vários aparelhos em uma única tomada aumenta a resistência do circuito, provocando um maior aquecimento por efeito Joule.

III - Muitos aparelhos ligados a uma mesma tomada significam maior corrente total e, por isso, maior aquecimento dos fios elétricos dentro da parede.

IV - As várias conexões aumentam a probabilidade de ocorrência de faíscas nos pontos de contato, implicando um risco maior de incêndio em situações semelhantes à ilustrada.

Estão corretas as afirmações:a) I, II e IV. d) Somente III.b) I e III. e) Todas.c) III e IV.

  c3 • H12 

  6  Em um hospital, um enfermeiro acabará seu plantão em 10 minu-tos e dele é requerido 1 litro de água quente (aproximadamente 55 °C). Ele percebe que tem, no máximo, 3 minutos para conse-guir esquentar a água. Infelizmente, todos os ebulidores do andar estão ocupados. Contudo, ele possui 3 resistências, de 120 Ω, 180 Ω e 240 Ω. Como tem certo conhecimento de eletricidade, sabe que se associá-las adequadamente poderá produzir o calor necessário nesses escassos minutos. Ele escolheu uma cuba isolante e fez a melhor associação possível com as resistências colocando:

a) as três em paralelo, obtendo o menor valor de resistência equivalente e isso permitiu que a corrente fosse a maior pos-sível, assim como a potência.

b) as duas de maior resistência em paralelo e a terceira em série com elas. Isso fez que a corrente e a potência fossem as maiores possíveis.

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6. Entre as associações que podemos fazer, a ligação em paralelo propiciará a menor resistência equivalente. Isso nos legará o maior valor possível de corrente. Com a maior corrente, temos a maior potência. Com isso, a água será aquecida no menor tempo. Dessa forma, é possível que o trabalho seja feito em tempo.

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c) as três em série, obtendo o menor valor possível de resistên-cia equivalente e, consequentemente, a menor corrente e a maior potência.

d) as três em série, obtendo o maior valor de resistência equiva-lente, maior efeito Joule e potência e corrente maiores.

e) as duas menores em série e a maior em paralelo com elas, obtendo o menor valor de resistência equivalente e, portanto, maiores efeito Joule, potência e corrente.

  c7 • H26 

7 Na configuração de um aparelho de telefonia celular, aparece o valor nominal de voltagem de 3,7 V e valor limite de 4,2 V.Contudo, para recarregá-lo, podemos ligá-lo a uma tomada 110 V, pois dentro do carregador de baterias há um transformador.Os transformadores são usados para elevar ou para abaixar as voltagens da energia elétrica que usamos em nossas residências e da que vem das hidrelétricas e termelétricas.Na saída da geração da energia elétrica (da hidroelétrica ou da termelétrica), a voltagem é elevada a valores muito altos. Isso é feito para que a corrente elétrica seja baixa, perdendo-se com isso menos energia por efeito Joule nas transmissões que se es-tendem por quilômetros.

A alternativa que não complementa o que está dito acima é:

a) A potência de geração é a mesma. Como P = U ∙ i, se aumen-tarmos a ddp, diminuímos a corrente elétrica. O princípio que justifica o funcionamento dos transformadores é o de conser-vação de energia.

b) Na entrada de nossas cidades, e também em ruas e residên-cias, existem transformadores que abaixam a ddp.

c) A rede de 220 V não é mais econômica no sentido de que seu aparelho de potência definida gaste menos do que o similar na rede 110 V. A economia ocorrerá na alimentação, porque teremos uma corrente menor e menos perda de energia por efeito Joule.

d) Nossos automóveis também trabalham com 220 V em cor-rente alternada, em função da sua potência. Sua bateria, no entanto, é de 12 V e provê corrente contínua. Há um transfor-mador instalado no automóvel.

e) Os transformadores trabalham convertendo tensão do enrola-mento primário para o secundário de acordo com o número de espiras dos enrolamentos. Tais enrolamentos ou bobinas estão em um núcleo de material ferromagnético. O setor que tiver maior número de espiras terá a maior tensão.

  c6 • H20 

8 No túnel circular do LHC (Large Hadron Colisor ou Grande Colisor de Hádrons), localizado sob a fronteira entre a Suíça e a França, são usados poderosos ímãs para acelerar e fazer colidir feixes de

X

7. Nossos automóveis não “são” 220 V e muito menos funcionam com corrente alternada. Se “fossem” 220 V e houvesse a necessidade de um transformador para abaixar a corrente, ela jamais seria contínua, porque o princípio de funcionamento do transformador é a alternância de fluxo magnético de um para outro enrolamento, o que garante corrente também alternada no enrolamento do secundário. Teríamos, então, de retificar a corrente. Nada disso ocorre no automóvel.As baterias dos automóveis são de 12 V e operam com corrente contínua.

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prótons. Esses ímãs são construídos com tecnologia de supercon-dutores e funcionam resfriados por hélio líquido a –271,3 °C. Cada próton chega a até 99,99% da velocidade da luz, perfazendo 11.110 voltas no detector, a cada segundo. O estudo dos resulta-dos dessas colisões permitirá aos físicos uma maior compreensão dos componentes mais elementares da matéria.

A força elétrica que atua sobre corpos eletricamente carregados volta-se sempre na direção do vetor campo elétrico: no mesmo sentido, sobre corpos com carga positiva, em sentido contrário, sobre corpos com carga negativa.

A força magnética atua sobre corpos eletricamente carregados em movimento dentro do campo magnético, desde que a veloci-dade não seja paralela às linhas de campo. A força magnética é sempre perpendicular, tanto ao campo magnético quanto à velo-cidade dos corpúsculos carregados.

Levando em consideração essas informações, e adotando os sím-bolos ⊙ e ⊗ para representar vetores perpendiculares ao plano da folha (“saindo” e “entrando” nela, respectivamente), aponte a ilustração que traz uma configuração coerente dos vetores cam-po elétrico E & e magnético B & quando se deseja acelerar hádrons em movimento no interior do anel circular do acelerador.

a)

B& B&

E &v &

d)

B& B&E &

v &

b)

E & B&E &

v & e)

E &

B& B&

v &

c)

E & B&E &

v &

  c5 • H19 

  9  O uso de aparelhos celulares em presídios trouxe algumas espe-culações sobre como criar um dispositivo elétrico ou magnético que, em vez de controlar saídas e entradas de aparelhos, pudesse impedir que, naquele local, fossem feitas ou recebidas ligações telefônicas.

Para bloquear um telefone celular, é necessário eliminar seus dois princípios básicos de funcionamento: a troca de mensagens entre a central e o aparelho celular e a relação entre o sinal recebido e o ruído do ambiente onde o telefone está.

Destacam-se as duas técnicas mais usadas para realizar esse blo-queio: a gaiola de Faraday — com telas metálicas à maneira de

X

8. Como se trata de prótons (o que implica carga elétrica positiva), a configuração necessária para:– aumentar o módulo de sua velocidade: campo E & a favor do movimento, de acordo com a equação vetorial: F & = q ∙ E &– mantê-lo em movimento circular para a direita e para baixo: B & “saindo” do plano da folha, de acordo com a “regra da mão direita número 2”.