1° Relatório - Eletrização PDF

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relatório apresentado a disciplina de física ll para obtenção de nota parcial. ...

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO CEARÁ – IFCE – CAMPUS JUAZEIRO DO NORTE LICENCIATURA EM MATEMÁTICA FÍSICA II

RELATÓRIO SOBRE AULA PRÁTICA: ELETRIZAÇÃO

TAYNÁ MORAIS GRANGEIRO

JUAZEIRO DO NORTE – CE 2017

TAYNÁ MORAIS GRANGEIRO

RELATÓRIO SOBRE AULA PRÁTICA: ELETRIZAÇÃO

Relatório de aula prática realizada no laboratório de Física na data 02 e 03 de fevereiro de 2017, apresentado ao Curso de Licenciatura em Matemática do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará (IFCE), campus Juazeiro do Norte, como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Física II, referente ao 5ª semestre do curso. Prof. Dr. Wilami Teixeira da Cruz

JUAZEIRO DO NORTE – CE 2017

SUMÁRIO 1 RESUMO...............................................................................................4 2 INTRODUÇÃO......................................................................................4 3 PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO........................................................4 4 EQUIPAMENTO....................................................................................5 5 OBJETIVO.............................................................................................6 6 EXPERIMENTOS..................................................................................6 7 DISCUSSÃO E CONCLUSÃO............................................................11 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................12

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1. RESUMO Este trabalho tem como proposta apresentar diferentes formas de eletrização de corpos, através de experimentos com materiais fáceis de serem encontrados, na qual, proporciona a observação da existência de cargas por meio de forças eletrostática.

2. INTRODUÇÃO Os processos de eletrização já foram bastante estudados por diversos nomes da ciência, como Coulomb e Newton, e a primeira descoberta data de VI a.C. pelo matemático grego Tales de Mileto, após ter atritado um pedaço de âmbar com pele de animal, verificou que o primeiro passou a atrair objetos leves, tais como a pena de uma ave ou pedaços pequenos de papel. No século XVI, William Gilbert, um médico inglês, verificou que não somente o âmbar, mas diversas substâncias se eletrizavam ao serem atritadas. Como em grego a palavra âmbar é elektron, ele chamou esses materiais de elétricos. Daí nasceu também o nome eletricidade para esse ramo da Física. O francês Du Fay verificou que havia dois tipos de eletricidade, fazendo experiência: Ao atritar o âmbar com um pedaço de lã, este se eletrizava e repelia outro pedaço de âmbar igualmente eletrizado. Do mesmo modo, ao atritar o vidro com um pedaço de lã, este se eletrizava e repelia outro pedaço de vidro igualmente eletrizado. No entanto, o vidro eletrizado atraía o âmbar eletrizado. Assim se nomeou a eletricidade do vidro de vítrea e a das demais substâncias de eletricidade resinosa. Benjamin Flanklin, um importante cientista do século XVIII, foi quem nomeou de positiva a eletricidade vítrea e de negativa a resinosa. E os experimentos feitos, objetivam mostrar a natureza elétrica da matéria já bem conhecida, e estudada anteriormente por vários cientistas, mas que ainda continuam causando admiração, e despertando o interesse e curiosidade de todos os que os observam. Seus princípios são utilizados na ciência moderna e aplicados à tecnologia. A eletrização de um corpo pode ocorrer pelo atrito, contato, ou ainda pela indução, esses métodos serão descritos em detalhes e haverá também descrição pratica através dos experimentos realizados.

3. PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO Qualquer matéria é formada por átomos, e estes são ainda compostos por partículas denominadas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. Os prótons e neutros formam o núcleo do átomo, enquanto os elétrons permanecem em movimento permanente em volta do núcleo, como um satélite, e somente eles podem ser transferidos de um corpo para outro. A este processo de retirar ou acrescentar elétrons a um corpo neutro para que este passe a estar eletrizado denomina-se eletrização, e pode ocorrer de três formas: por atrito, contato ou indução. Pode-se dizer que um corpo está eletrizado quando possui excesso ou falta de elétrons. Se há excesso de elétrons, o corpo está eletrizado negativamente; se há falta de elétrons, o corpo está eletrizado positivamente. Corpos com cargas iguais se repelem e corpos com cargas diferentes se atraem. Abaixo uma breve descrição dos processos de eletrização.

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Eletrização por atrito: foi a primeira a qual se obteve conhecimento, por Tales de Mileto. Ela ocorre quando atritamos dois materiais diferentes, onde ambos adquirem a mesma quantidade de carga, porém de sinais opostos. Eletrização por contato: os corpos adquirem cargas de mesmo sinal, porém o módulo vai depender das dimensões do corpo. Se os corpos possuírem dimensões iguais às cargas se dividiram igualmente. Após certo tempo de contato, os corpos irão adquirir cargas iguais e irão se repelir. Eletrização por indução: ocorre por simples aproximação de outro corpo eletrizado, sem que haja o contato entre eles. Este processo de eletrização é totalmente baseado no princípio da atração e repulsão, já que a eletrização ocorre apenas com a aproximação de um corpo eletrizado a um corpo neutro, onde o corpo neutro adquire a carga de sinal contrario a do corpo que o eletrizou.

4. EQUIPAMENTO

1. 01 tripé tipo estrela 1kg; 2. 02 isolantes em nylon 145 x 32mm; 3. 01 haste de vidro 250 x 8mm; 4. 01 haste de acrílico 250 xx 8mm; 5. 01 haste de PVC 250 x 16mm; 6. 01 haste poliacetal 250 x 8mm; 7. 01 haste polipropileno 250 x 8mm com orifício central; 8. 01 suporte para haste 32 x 65mm; 9. 01 folha de papel alumínio 200 x 200mm; 10.01 haste 4mm tipo “J”; 11. 01 retalho de nylon 120 fios; 12.01 flanela 300 x 400mm; 13.20 canudos de plástico; --Papel toalha

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5. OBJETIVO Verificar através de experimentos a relação entre os processos de eletrização em diferentes materiais e proporcionar a observação da existência de cargas por meio das forças eletrostática.

6. EXPERIMENTOS Para demonstração destas forças foram realizados alguns experimentos descritos adiante. 1° Experimento – Eletrização por Atrito Como o próprio nome diz, atritando-se, ou melhor, colocando-se dois corpos constituídos de substâncias diferentes e inicialmente neutros em contato muito próximo, um deles cede elétrons, enquanto o outro recebe. Ao final, os dois corpos estarão eletrizados e com cargas elétricas opostas. Materiais utilizados: 1 canudo de plástico, papel toalha e papel alumínio picado. 1. Picar pedacinhos de papel alumínio e colocá-los sobre a mesa. Quanto

menores, melhor. 2. Friccionar com energia o extremo do canudo plástico com um pedaço de papel toalha. 3. Ao cortar o papel em pequenos pedaços e aproximar o canudo que a principio estava neutro não ocorreu nenhuma reação. 4. Com um pedaço de papel toalha atritamos o canudo para que houvesse eletrização. 5. Sem encostar o canudo no papel picado comprovamos que eles foram atraídos para o canudo. Neste experimento utilizamos a folha de papel toalha para atritar com o canudo de plástico. Ao esfregarmos o canudo com a folha de papel por várias vezes, e depois o encostamos nos pedaços de papel alumínio picado, observamos que ele atraiu os pedaços de papeis. Com isso, concluímos que ao atritar entre si duas substâncias diferentes, elas se eletrizam com cargas elétricas de sinais opostos. Ao atritar o canudo plástico com o papel toalha, o papel cede elétrons para o canudo. Portanto, o canudo ficará eletrizado negativamente e o papel ficará eletrizado positivamente. Também podemos perceber que ocorre eletrização por atrito, quando esfregamos o canudo com o papel toalha. Pois, quando aproximamos o canudo à parede, ele gruda, e por um bom tempo permanece grudado. O canudo se prende à parede porque, nela, as cargas iguais às do canudo são repelidas e a região junto ao canudo passa a ter cargas opostas. Como as cargas opostas se atraem, o canudo fica preso à parede até que a passagem de cargas elétricas

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de um lado para outro neutralize o canudo, que cai (um bom tempo depois) escorregando pela parede. 2° Experimento – Eletrização por Contato Eletrização por contato é um processo no qual um corpo eletrizado é colocado em contato com um corpo neutro. De preferência, devem ser usados dois corpos condutores de eletricidade. Materiais utilizados: 1 tripé tipo estrela, 1 haste 4mm tipo “J”, 1 suporte para haste, 1 retalho de nylon, papel alumínio, 1 canudo de plástico, papel toalha. 1. Montar o pêndulo eletrostático.

2. Retirar um fio do retalho de nylon e amarrá-lo na extremidade da haste tipo “J”. 3. Na extremidade livre do fio de nylon colocar um circulo de papel alumínio com diâmetro aproximado de 10 mm. No circulo de papel, deixar uma pequena “orelha”, para fixar no fio de nylon. 4. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproximar do pêndulo de alumínio. O que ocorreu? Resposta: O canudinho plástico atraiu o pêndulo de alumínio. 5. Explicar fazendo um desenho, a distribuição das cargas elétricas no pêndulo de alumínio.

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6. Porque o pêndulo de alumínio foi atraído pelo canudo de plástico? Resposta: Ao atritar o canudo o objeto sofre eletrização por contato, e por isso o canudo consegue atrair o pedaço de alumínio que compõe o pêndulo eletrostático. A aproximação de canudo carregado torna o pedaço de alumínio do pêndulo um dipolo: as cargas de sinal oposto às do canudo se deslocam em direção ao mesmo e as cargas de mesmo sinal são repelidas. 7. Explicar porque, imediatamente após a atração e contato, o pêndulo de alumínio foi repelido pelo canudo de plástico. Resposta: Quando se permite a aproximação de ambos, ocorre transferência de cargas entre os objetos, que passam a se repelir havendo, tendo ocorrido eletrização por contato entre os corpos. A transferência de cargas entre os corpos torna-se igualmente carregados e, portanto passam a repelir um ao outro. 8. Friccionar com energia o extreme do bastão de vidro no papel e aproximar do pêndulo de alumínio. O que ocorreu? Resposta: A extremidade friccionada do bastão atrai o pêndulo de alumínio. 9. Explicar porque o canudo de plástico repele o pêndulo de alumínio e o bastão de vidro atrai o pêndulo. Resposta: O pêndulo de alumínio após o contato com o canudo de plástico adquire a carga do mesmo, fazendo um repelir o outro. Considerando que o pêndulo não tenha se descarregado, o bastão de vidro atrai o mesmo, pois a carga adquirida por ele após a fricção é de sinal oposto a presente no pêndulo. 10. Eletrização por contato. Para eletrizarmos um corpo metálico (círculo de papel alumínio), podemos fazer uso de um outro corpo (canudo de plástico) previamente eletrizado, encostando um no outro. Se encostarmos um pêndulo de alumínio (neutro) em um canudo de plástico eletrizado negativamente, haverá passagem de ELÉTRONS do canudo de plástico eletrizado para o pendulo de papel alumínio neutro e, ao final, estarão ambos NEGATIVOS e se REPELEM. Na eletrização por contato os corpos ficarão com cargas elétricas de MESMO SINAL. 11. O canudo plástico quando eletrizado com o papel se eletriza negativamente? Resposta: Sim. 12. Repetir os experimentos acima com outros materiais e identificar a eletricidade de cada bastão.

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Exemplos: -Plástico e Papel: O plástico se eletriza negativamente e o papel se eletriza positivamente. -Vidro e Papel: O vidro se eletriza positivamente e o papel negativamente. -PVC e Papel: O PVC se eletriza negativamente e o papel positivamente. -Polipropileno e Papel: O polipropileno se eletriza negativamente e o papel positivamente. -Acrílico e Papel: O acrílico se eletriza positivamente e o papel negativamente. Terceira Parte Materiais utilizados: 1 tripé tipo estrela, 1 haste 4mm tipo “J”, 1 suporte para haste, 1 retalho de nylon, papel alumínio, 1 canudo de plástico, papel toalha. 01. Montar um pêndulo duplo conforme a foto.

02. Friccionar com energia o extremo do canudo de plástico no papel toalha e aproximar dos pêndulos de alumínio. 03. O canudo de plástico atrai os pêndulos de alumínio. 04. Explicar porque o pêndulo de alumínio foi atraído pelo canudo de plástico. Resposta: O canudo eletrizado ao ser aproximado do pêndulo, sem tocar, provoca um rearranjo das cargas do mesmo fazendo com que este possua uma região eletrizada que vai ser atraída. 05. Eletrização por indução. Nesse processo de eletrização ocorre a separação de cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo corpo. Esse tipo de eletrização ocorre quando aproximamos um corpo eletrizado (neutro / eletrizado) de outro corpo neutro. 06. Aproximar o canudo de plástico eletrizado dos pêndulos de alumínio ate que se estabeleça contato. 07. Os pêndulos se repelem (atraem / se repelem). 08. Encontrar uma maneira para calcular a força de repulsão entre os pêndulos

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eletrizados, fazer um desenho da situação e indicar as forças aplicadas nos pêndulos de papel alumínio.

Quarta parte Materiais utilizados: 01 suporte para haste, papel toalha, canudo de plástico, bastão de poliacetal, bastão de vidro. 01. Montar o equipamento conforme foto.

02. Eletrizar com papel toalha o extremo do canudo de plástico e aproximar do bastão de poliacetal (neutro) em equilíbrio horizontal. O que ocorreu? Resposta: O bastão de poliacetal (neutro) foi atraído pelo canudo de plástico eletrizado negativamente. 03. Por que o canudo de plástico eletrizado negativamente atrai o bastão de poliacetal (neutro)? Resposta: Mesmo fenômeno de eletrização ocorrido com o pêndulo de alumínio, eletrização por indução. O canudo rearranjou as cargas na extremidade do bastão de poliacetal atraindo as de sinal oposto e repelindo as de mesmo sinal, a força provocou o movimento, ou seja, as cargas negativas do canudo serão atraídas pelo bastão de poliacetal que está neutro.

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04. Retirar o bastão de poliacetal do suporte e eletrizar no papel toalha com forte fricção um extremo do bastão. Então temos um extremo eletrizado e outro neutro, pois o bastão poliacetal é isolante elétrico. 05. Recolocar o bastão de poliacetal no suporte horizontal e aproximar o canudo de plástico eletrizado do bastão de poliacetal também eletrizado. O que ocorre? Resposta: O bastão adquiriu cara negativa e sofreu repulsão. 06. Aproximar o canudo de plástico eletrizado do lado neutro do bastão de poliacetal. O que ocorre? Resposta: O canudo, como dá primeira vez, irá atrair a extremidade neutra do bastão. 07. Eletrizar com papel toalha e com forte fricção o extremo do bastão de vidro, aproximar o bastão de acrílico ao bastão de poliacetal eletrizado negativamente. O que ocorre? Resposta: O bastão de vidro atraiu, pois ficou eletrizado negativamente. 08. O bastão de acrílico atritado com o papel toalha se eletriza positivamente (positivamente / negativamente). 09. Aproximar o canudo eletrizado, repele (atrai / repele) o PVC eletrizado. Aproximar o bastão de acrílico eletrizado, atrai (atrai / repele) o PVC eletrizado. Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem (atraem / repelem). Cargas elétricas de sinais contrários se atraem (atraem /repelem).

7. DISCUSSÃO E CONCLUSÃO Todos os objetos, inclusive nossos corpos, possuem cargas armazenadas. Muitas vezes essas cargas passam despercebidas, pois não sentimos e nem as vemos. Isso se deve ao fato de possuírem quantidades iguais de elétrons e prótons . Existem três tipos de processos de eletrização: por atrito, contato, indução. Com os experimentos desta aula prática pudemos mostrar a existência de cargas elétricas, bem como suas propriedades de atração e repulsão. Também podemos dizer que os fenômenos elétricos só podem ser observados em determinadas condições, ou seja, para que haja atração ou repulsão entre dois ou mais materiais é preciso que a somatória de suas cargas não seja nula. Isso quer dizer que é preciso que hajam cargas positivas ou negativas em excesso no material, como pôde ser visto nos experimentos realizados. Estes experimentos são bem simples, mas contém conceitos importantes (eletrostática) para a compreensão de estudo de Eletricidade.

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8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] PEREIRA, Liliane do N. Licenciatura em Física - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul - UEMS. Acesso em: 17 set. 2013. Disponível em:

[2] SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio; Física, únco,2a edição. Editora Atual, São Paulo, 2005.-472 p.

volume

[3] Fundamentos de Física, vol. 3: Eletromagnetismo/ Halliday, Resnick, Jearl Walker; tradução e revisão técnica Ronaldo Sérgio de Biasi. – Rio de Janeiro: LTC, 2009....