Em um precipitador eletrostático para partículas perigosas, uma partícula tem massa m = 8,0×10?¹³ kg e carga q…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um precipitador eletrostático para partículas perigosas, uma partícula tem massa m = 8,0×10?¹³ kg e carga q = -2,0×10?¹5 C. As placas planas estão separadas por d = 0,05 m e geram campo uniforme E = ?V/d. (a) Calcule a diferença de potencial mínima ?V_min para que a força elétrica equilibre o peso e mantenha a partícula em suspensão (use g = 10 m/s²). (b) Analise riscos ambientais/à saúde e proponha, com base física, três medidas práticas para uso e descarte seguro do equipamento.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
(a) Condição de equilíbrio: |q|E = mg ? E = mg/|q| = (8,0×10?¹³·10)/(2,0×10?¹5)=4,0×10³ N/C. ?V_min = E·d = 4,0×10³·0,05 = 200 V. (b) Riscos: tensões maiores aumentam eficiência mas elevam risco de descargas localizadas, geração de ozônio e ruptura de isolamento, além de dispersão de partículas tóxicas. Medidas: 1) usar fonte com limitação de corrente e dispositivos de proteção (fusíveis e limitadores) para evitar faíscas; 2) aterrar estruturas condutoras e coletar partículas em bandejas metálicas ligadas à terra para eliminação controlada; 3) manter umidade e geometria das eletrodos sem arestas para reduzir campos intensos locais e instalar exaustão/filtragem para vapores e ozônio. Essas medidas baseiam-se na física das forças qE, no risco de ruptura dielétrica do ar (campo local elevando-se em pontas) e na necessidade de remover carga residual antes do descarte.
Explicação
A análise do equilíbrio entre a força elétrica e o peso da partícula permite calcular a intensidade do campo elétrico necessário para mantê-la suspensa. A diferença de potencial é então obtida multiplicando-se essa intensidade pelo espaçamento entre as placas. A identificação dos riscos e a proposta de medidas práticas visam garantir a segurança no uso do equipamento, considerando os princípios da física relacionados ao comportamento das cargas em campos elétricos.
Raio-X da questão
força elétrica e peso
avaliacao
força elétrica e peso · campo elétrico
Revisar as leis da eletrostática e suas aplicações práticas.
O aluno pode confundir a força elétrica com a força gravitacional, não considerando a relação entre as duas para manter a partícula em suspensão.
saude
pensamento_critico
cientifico
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