Em uma oficina de reciclagem eletrônica são geradas partículas metálicas esféricas de raio r = 3,0×10^-6 m e…

Questão

Em uma oficina de reciclagem eletrônica são geradas partículas metálicas esféricas de raio r = 3,0×10^-6 m e densidade ? = 5,0×10^3 kg/m³; cada partícula carrega q = -2,0×10^-15 C por atrito. Em um sistema de coleta por placas paralelas pretende-se manter as partículas suspensas por força elétrica. (a) Calcule o campo elétrico mínimo |E| necessário para contrabalançar o peso (use g = 10 m/s²). (b) Discuta riscos à saúde/ambiente e proponha soluções individuais e coletivas para reduzir exposição e descarte.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo: volume V = (4/3)pr^3 = (4/3)p(3,0×10^-6 m)^3 ˜ 1,13×10^-16 m³. Massa m = ?V = 5,0×10^3 kg/m³ × 1,13×10^-16 m³ ˜ 5,65×10^-13 kg. Peso mg ˜ 5,65×10^-12 N. Campo mínimo |E| = mg/|q| = 5,65×10^-12 N / 2,0×10^-15 C ˜ 2,83×10^3 N/C. Direção: como q<0, E deve apontar para baixo para que qE aponte para cima e equilibre mg. Avaliação e propostas: partículas metálicas podem conter metais pesados e causar toxicidade por inalação e contaminação do solo/água; risco aumentado por reatividade superficial e exposição ocupacional. Medidas individuais: uso de EPIs (máscaras PFF2/ N95, luvas), higienização, treinamento. Medidas coletivas/engenheiras: contenção local, exaustão e filtros HEPA, precipitador eletrostático dimensionado com E=2,8×10^3 N/C mais telas coletoras, sistemas de filtragem de resíduos, monitoramento ambiental e biomonitorização de trabalhadores, substituição de processos geradores, logística de descarte seguro e reciclagem controlada. Justifique escolhas tecnológicas com base no balanceamento de forças qE versus mg, eficiência de captura dependente do campo e das propriedades das partículas, e na necessidade de reduzir emissão e exposição para prevenir efeitos sistêmicos e ambientais.

Explicação

O cálculo do volume e da massa das partículas é fundamental para determinar o peso que precisa ser contrabalançado pela força elétrica. A relação entre o campo elétrico e a carga das partículas permite encontrar o valor mínimo necessário para manter as partículas suspensas. Além disso, a discussão sobre riscos à saúde e meio ambiente, juntamente com as propostas de medidas de proteção, é essencial para garantir a segurança dos trabalhadores e a preservação ambiental.

Raio-X da questão

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