Um tambor plástico isolante em centro de triagem acumula carga total Q = +2,0×10?6 C. A 0,05 m dessa carga…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um tambor plástico isolante em centro de triagem acumula carga total Q = +2,0×10?6 C. A 0,05 m dessa carga está uma peça metálica que pode receber descarga. Usando k = 9,0×10? N·m²/C², calcule: (a) potencial V a r = 0,05 m; (b) campo E em r; (c) energia W liberada se uma descarga transferir q = 1,0×10?6 C. Avalie o risco de ignição (energia crítica 0,1 mJ) e proponha medidas físicas para reduzir o risco.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
V = k·Q/r = (9,0×10? N·m²/C²·2,0×10?6 C)/0,05 m = 3,6×105 V. E = k·Q/r² = (9,0×10?·2,0×10?6)/0,05² = 7,2×106 V/m. Energia aproximada da descarga: W ˜ q·V = 1,0×10?6 C·3,6×105 V = 3,6×10?¹ J = 360 mJ. Como 360 mJ » 0,1 mJ, a descarga tem energia suficiente para inflamar vapores inflamáveis. Medidas físicas: aterramento do tambor e das superfícies metálicas, revestimento condutor ou malha antiestática, uso de ionizadores e controle de umidade para reduzir acúmulo de carga, limitação de cargas triboelétricas por materiais condutores e procedimentos operacionais (e.g., descarregamento controlado e EPI).
Explicação
Os cálculos realizados para o potencial elétrico, o campo elétrico e a energia da descarga estão baseados nas fórmulas da eletrostática, que relacionam carga, distância e constantes físicas. A comparação da energia da descarga com a energia crítica revela que a descarga pode causar ignição, indicando um risco significativo. As medidas propostas visam minimizar esse risco, garantindo segurança em ambientes com potencial de ignição.
Raio-X da questão
potencial e campo elétrico
avaliacao
potencial elétrico · campo elétrico
Revisar as fórmulas de potencial elétrico e campo elétrico, além de energia elétrica.
O aluno pode confundir as fórmulas do potencial e do campo elétrico, aplicando a mesma equação para ambos os conceitos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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