FísicaENEMBNCC EM13CNT306Difícil⏱ longo

Disserte: em um depósito de solventes inflamáveis, um tambor metálico de raio R = 0,20 m fica carregado por…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT306

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

Disserte: em um depósito de solventes inflamáveis, um tambor metálico de raio R = 0,20 m fica carregado por atrito com densidade superficial s = 2,0×10^-6 C/m². Calcule a carga total Q, o potencial V na superfície e a energia eletrostática disponível numa descarga súbita; compare essa energia com uma energia mínima de ignição E_ign = 1,0×10^-3 J. Com base nos resultados, proponha medidas individuais e coletivas para reduzir risco de ignição e justificar fisicamente cada medida. Use k = 9,0×10^9 N·m²/C².

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

Resposta esperada

Cálculos: área A = 4pR^2 = 4p(0,20)^2 ˜ 0,503 m². Q = sA = (2,0×10^-6)(0,503) ˜ 1,0×10^-6 C. V = kQ/R = (9,0×10^9)(1,0×10^-6)/0,20 = 4,5×10^4 V. Energia disponível ˜ (1/2)Q·V = 0,5·(1,0×10^-6)·(4,5×10^4) = 2,25×10^-2 J. Comparação: 2,25×10^-2 J >> E_ign (1,0×10^-3 J), portanto descarga pode inflamar vapores. Medidas: aterramento e equipotencialização dos tambores (reduz V e drena carga Q para a terra); ligação por cabo de equalização antes do transporte (evita diferença de potencial entre objetos); controle de umidade e uso de materiais antiestáticos (aumenta condutividade superficial e diminui s); ionizadores e ventilação local (reduzem carga e concentração de vapor); EPI antiespírito e procedimentos operacionais (evitam geradores de carga por atrito). Justifique: aterramento reduz V para zero porque fornece caminho para Q; equalização evita ?V entre corpos; aumentar condutividade diminui acúmulo estático pela dissipação por t˜RC; reduzir concentração de vapor diminui probabilidade de ignição mesmo se houver descarga.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram a relação entre a carga acumulada, o potencial gerado e a energia eletrostática, evidenciando que a energia disponível é significativamente maior que a energia mínima de ignição, o que representa um risco de incêndio. As medidas propostas visam minimizar a carga elétrica acumulada e a concentração de vapores inflamáveis, reduzindo assim a probabilidade de ignição. Cada medida é fundamentada em princípios físicos que garantem a segurança no manuseio de solventes inflamáveis.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ interpretativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

carga elétrica e energia eletrostática

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

carga elétrica e potencial · energia eletrostática

📚 Reveja

Revisar conceitos de carga elétrica, potencial e energia eletrostática.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre carga, potencial e energia, não aplicando corretamente as fórmulas necessárias para os cálculos.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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