Em depósito de solventes, um tambor plástico (aproximado por esfera) de raio R = 0,15 m acumulou carga total Q…
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
Em depósito de solventes, um tambor plástico (aproximado por esfera) de raio R = 0,15 m acumulou carga total Q = +2,0×10^-5 C. a) Calcule o potencial V na superfície; b) calcule o campo E na superfície; c) há risco de centelhamento considerando E_ruptura = 3,0×10^6 V/m? d) Proponha medidas físicas e calcule Q_max para E = 1,0×10^6 V/m. Use k = 9,0×10^9 N·m²/C².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: V = k·Q/R = 9,0×10^9·2,0×10^-5 / 0,15 = 1,2×10^6 V. E na superfície: E = k·Q/R^2 = 9,0×10^9·2,0×10^-5 / 0,15^2 = 8,0×10^6 V/m. Como E (8,0×10^6 V/m) > E_ruptura (3,0×10^6 V/m) existe risco de centelhamento. Para E = 1,0×10^6 V/m: Q_max = E·R^2 / k = 1,0×10^6·0,15^2 / 9,0×10^9 = 2,5×10^-6 C. Medidas físicas: tornar a superfície condutora e efetuar aterramento (ligar capa metálica ao solo), usar ionizadores para neutralizar cargas, aplicar revestimentos antiestáticos, aumentar umidade controlada e procedimentos operacionais para descarregar objetos antes do manuseio. Essas ações reduzem a carga e o campo, mitigando risco de faísca e ignição de vapores.
Explicação
Os cálculos realizados para o potencial e o campo elétrico na superfície do tambor utilizam as fórmulas da eletrostática, que relacionam a carga, a constante eletrostática e a distância do centro ao ponto considerado. A comparação do campo elétrico calculado com o valor de ruptura permite avaliar o risco de centelhamento, enquanto o cálculo de Q_max para um campo seguro fornece um limite para a carga que pode ser acumulada sem risco. As medidas propostas visam reduzir a carga acumulada e o campo elétrico, minimizando a possibilidade de faíscas em ambientes com solventes inflamáveis.
Raio-X da questão
potencial e campo elétrico
avaliacao
potencial elétrico · campo elétrico
Revisar as fórmulas de potencial e campo elétrico para esferas carregadas.
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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