Aula 17 - Revisão para Prova

Em nossa última aula teórica fizemos uma longa revisão para prova separada em 5 temas:

Tema 1: Lei de Ohm

Exercício para calcular Resistência Elétrica baseado em informações de dois casos. Comprimento, área, densidade e resistividade. Utilizar, também, a relação V = R . i para determinar corrente e tensão (d.d.p.).

Tema 2: Circuitos Simples

Circuitos elétricos com geradores, receptores e resistores. Nesses circuitos o aluno deve indicar as medidas em amperímetros e voltímetros. Para isso deve ter muito cuidado em determinar cada equipamento e saber usar as devidas equações. Veja exemplo abaixo:

Tema 3: Resistência Equivalente

Determinar a resistência equivalente em circuitos mistos.

Veja Vídeo

Tema 4: Teoria Geral

Conceitos de Gerador, Receptor e Resistor. Leis de Ohm em Geral. Determinação do Consumo de energia Residencial.

Tema 5: Teoria de Magnetismo

Nome dos pólos, interação magnética, separação de pólos, magnetismo terrestre, regra da mão direita, regra da mão esquerda e indução magnética na usina.

Aula 16 - Magnetismo

Em nossa 16ª aula tivemos como assunto Magnetismo. Começamos pelo nome dos pólos, passamos por interação magnética, campo magnético, magnetismo terrestre, campo gerado por corrente elétrica, força magnética, indução magnética e terminamos na Usina Hidrelétrica.

Magnetismo no Universo Mecânico

Magnetismo na Unicamp

O Mundo de Beakman

Aula 15 - Laboratório: Lei de Ohm

Em nossa 15ª aula tivemos laboratório sobre a Lei de Ohm. Os alunos mediram de três formas diferentes a Resistência elétrica de diferentes resistores. Colocando em prática o que já tínhamos realizado em sala.

Na segunda-feira

Na quarta-feira

Aula 14 - Competição da Catapulta com Acionamento Elétrico

Na segunda-feira tivemos a competição do 4º B. A vitória foi do grupo 9 numa disputa sensacional. O grupo 9 também conseguiu fazer a cesta.

Resultado:

Equipe Campeã:

Competição:

Outras Fotos

Na quarta feira foi a vez do 3º A e 4º A, com a vitória do grupo 13, numa disputa sensacional com o grupo 9.

Resultado:

Equipe Campeã:

Vice Campeã:

Outras Fotos

Laboratório - Lei de Ohm

Abaixo segue o roteiro do Laboratório de Física 3 - Lei de Ohm. Cada grupo deverá ter uma cópia para realização do mesmo na próxima semana. Lembre-se:

Turma 1: 19h:00 - 20h30min

Turma 2: 20h30min - 22h00.

Roteiro

Datas Importantes - 2º Bimestre

4º Engenharia de Produção Mecânica - B

Dia 04 de novembro - Catapulta com Acionamento Elétrico
Dia 11 de novembro - Laboratório - Lei de Ohm
Dia 18 de novembro - Entrega da ATPS e Relatório da Catapulta
Dia 02 de dezembro - Prova
Dia 16 de dezembro - Substitutiva

 4º e 3º Engenharia de Produção Mecânica - A

Dia 06 de novembro - Catapulta com Acionamento Elétrico
Dia 13 de novembro - Laboratório - Lei de Ohm
Dia 20 de novembro - Entrega da ATPS e Relatório da Catapulta
Dia 04 de dezembro - Prova
Dia 18 de dezembro - Substitutiva

Aula 13 - Circuitos Elétricos (Parte 2)

Na 13ª aula apresentamos o Circuito Gerador, Receptor e Resistor, mostramos como resolvê-lo. Discutimos os aparelhos de medida Voltímetro e Amperímetro, mostramos como ligá-los e os seus casos ideias.

Após resolver circuitos mais simples, introduzimos as Leis de Kirchhoff.

Resolvemos exemplo e mostramos a importância dessas leis. É importante lembrar que em nossa próxima aula teremos a Catapulta com acionamento Elétrico.

O Universo Mecânico - Circuitos Elétricos

A História da Eletricidade - Parte 2

Leis de Kirchhoff

Aula 12 - Circuitos Elétricos (Parte 1)

Em nossa aula dessa semana, fizemos uma rápida passagem nas associações de resistores em série, paralela e mista. Mostramos como proceder no caso de curto-circuito. Foram resolvidos vários exemplos (em breve colocarei clássico aqui).

Na sequência da aula apresentamos a definição, como funciona, curva característica e simbologia de geradores:

Logo após fizemos o mesmo com os Receptores:

Aula de Circuitos Elétricos - Parte 1 (UNICAMP)

A História da Eletricidade - Parte 1

O Universo Mecânico - A Bateria Elétrica

Aula 11 - Corrente Elétrica e Resistência Elétrica - Parte II

Após a prova tivemos uma aula que discutiu o Resistor, sua característica Resistência Elétrica. Apresentamos a Lei de Ohm, diferenciando condutores ôhmicos de não ôhmicos. Mostramos duas maneiras de se calcular a Resistência Elétrica. Uma através de um circuito ligado, utilizando a corrente e a tensão elétrica e uma outra maneira que utiliza características físicas do Condutor ou Resistor considerado (Comprimento, Área de seção e Resistividade).

Após aplicação em nosso primeiro Clássico do segundo bimestre (em breve vídeo neste local) falamos sobre os Semicondutores.

No final fizemos uma breve correção da Prova e passamos dicas para a ATPS (2ª Etapa). Ficou acertado que o aluno basta entregar duas etapas para conseguir a meta estipulada. A entrega de uma 3ª etapa configurará extra para o aluno. Passamos também a data da Catapulta que será na Semana Científico Cultural.

Turma B => 4 de novembro

Turma A => 6 de novembro

Aula da Unicamp sobre Resistência Elétrica - Parte 1

Aula da Unicamp sobre Resistência Elétrica - Parte 2

Viagens na Eletricidade

Aula 10 - Prova

Em nossa 10ª aula tivemos a prova do 1º Bimestre. Valor da mesma é 6,0. A nota do bimestre já foi colocada no sistema e a prova será mostrada para os alunos em nossa próxima aula.

Aula 9 - Capacitância (Parte Final) - Corrente Elétrica e Resistência Elétrica (Parte 1)

Começamos nossa 9ª aula com a explicação da Energia Armazenada por um Capacitor. Determinamos a expressão da Energia baseada no gráfico Carga x Tensão e terminamos o assunto Capacitância.

Ao iniciar o tema Corrente Elétrica e Resistência Elétrica fizemos uma recordação das 8 aulas anteriores. Introduzimos o Conceito de Corrente Elétrica, Sentido da Corrente Elétrica e Intensidade da Corrente Elétrica. Resolvemos um exemplo sobre intensidade da corrente elétrica e determinação de número de elétrons.

Na última aula falamos da prova que ocorre na próxima segunda e quarta. Falei dos exercícios clássicos (olhe no menu - Clássicos - você encontrará exercícios em vídeos). A parte que envolve teoria da prova deverá enfatizar processos de eletrização, campo elétrico, linhas de campo e potencial elétrico.

Universo Mecânico - Voltagem, Energia e Força.

  

Aula 8 - Capacitância

Em nossa 8ª Semana apresentamos o tema Capacitância. A aula começou com a apresentação da garrafa de Leyden. No link abaixo você encontra uma simulação da garrafa construída na Holanda.

Simulando

Depois definimos a grandeza física Capacitância, mostramos como carregar um Capacitor e apresentamos vários símbolos para serem utilizados nos circuitos. Mostramos a dependência da Capacitância com grandezas fisicamente medidas num capacitor, tais como Área, distância entre as armaduras e o material entre as mesmas e resolvemos alguns exercícios.

Na parte final da aula apresentamos a Associação de Capacitores em Série, em paralelo e Mista. Resolvemos vários exemplos de determinação da capacitância equivalente.

Aula da Unicamp sobre Capacitância

Capacitância no Universo Mecânico

Experiência com Capacitor no MIT

Garrafa de Leyden

Aula 7 - Competição do Robô Gladiador

Nesta semana tivemos o projeto do robô gladiador. O desenvolvimento do projeto foi excelente para a grande maioria dos grupos. Tenho certeza que a participação do grupo e a preocupação com o desempenho contribuíram muito no desenvolvimento acadêmico de nossos futuros engenheiros.

Na competição do Robô Gladiador na segunda-feira a turma de Engenharia de Produção Mecânica B fez uma disputa acirrada com vitória do grupo 1. Abaixo temos a tabela do evento:

Grupo Campeão

Grupo Vice campeão

Disputa na segunda-feira

Já na quarta-feira foi a vez da Engenharia de Produção Mecânica A. Novamente a disputa foi extremamente acirrada. No final o grupo 11 foi o vencedor. A tabela do evento segue abaixo:

Grupo campeão

Grupo vice campeão

Disputa na quarta-feira

Final

Aula 6 - Potencial Elétrico

Em nossa sexta semana começamos a aula resolvendo exercício da última aula teórica (Lei de Gauss). Exercício retirado de provas anteriores. O exercício mencionava um dado que tinha fluxo do campo elétrico atravessando todos os seus lados. O valor do fluxo era o número (do dado) naquela face vezes uma potência dada. Era dado o sentido do fluxo nos pares e ímpares. No final encontramos a carga contida no dado.

Alguns exercícios resolvidos de Lei de Gauss.

Depois passamos a discutir sobre potencial elétrico. Começamos pelo conceito de Energia Potencial Elétrica. Vimos que para fornecer energia potencial elétrica para uma carga negativa, devemos colocá-la numa região negativa, pois essa mesma região irá fazer com que essa carga realize trabalho. A expressão da variação da energia potencial igual ao trabalho negativo (usada em Física II) também funciona em eletricidade (ou o contrário - como mostra a figura).

Depois passamos a discutir o conceito de potencial elétrico (energia potencial pela carga):

V = U/q

Onde V é medido no SI em Volts (homenagem a Alessandro Volta).

Relacionamos os dois conceitos e chegamos numa importante expressão que nos mostra a importância da diferença de potencial na movimentação de carga (estamos no limite da eletrostática para a eletrodinâmica).

W = q (Vf - Vi)

Discutimos a energia potencial elétrica para um par de cargas (Lembra que usamos U no lugar de Ep):

Mostramos também como determinar o potencial elétrico de uma carga Pontual (no lugar de d usamos r):

No final falamos sobre o conceito de Superfícies Equipotenciais e resolvemos alguns exemplos.

Aula do Universo Mecânico sobre Potencial Elétrico

Aula de Potencial Elétrico na UNICAMP

Relâmpagos - Parte 1

Relâmpagos - Parte 2

Livros Interessantes sobre o assunto.

Relatório da Catapulta com Acionamento Elétrico

O Relatório da Catapulta deverá ser redigido em papel A4 ou postado no Blog do grupo (se for postado não esqueça de entregar endereço para professor e colocar todos os nomes no blog).

O Relatório deverá conter:

(a) Nome de todos elementos em ordem alfabética e identificação de curso e turma;

(b) Objetivo do Trabalho;

(c) Materiais Utilizados no Trabalho;

(d) Projeto (desenho ou fotos) - Visão Lateral e Por cima;

(e) Descrição de Teste Realizado;

(f) Problemas e Soluções do Projeto;

(g) 5 grandezas físicas envolvidas e sua descrição no projeto;

(h) Conclusão.

Laboratório: Gerador de Van de Graaff

Nesta semana tivemos laboratório. Os alunos puderam utilizar o Gerador de Van de Graaff e aprender na prática processos de eletrização, tensão elétrica, aterramento, mudança da pressão atmosférica entre outros conceitos.

Alunos da Engenharia de Produção

Atração eletrostática

Carregando através do gerador

Curiosidades sobre o Gerador

O "fio azul" é um canal ionizado, dentro do qual a energia eletrostática armazenada antes da descarga está sendo convertida em outras formas de energia, inclusive energia luminosa. A cor da luz que vem de dentro do canal depende também do gás utilizado; cada gás quando excitado por descarga elétrica pode emitir algumas em frequências ("cores") características. Mesmo no ar, se a descarga envolver pouca energia, a centelha pode ser avermelhada. Os mecânicos de automóvel testam as velas de ignição do motor, quando não tem equipamento sofisticado, olhando a cor da centelha; centelha avermelhada é indesejável e neste caso revela problemas no equipamento de alta tensão que alimenta as velas. Portanto a cor branca azulada dos canais ionizados tem a ver com o gás dentro do canal, neste caso ar.

A função da correia de borracha é promover a separação de cargas necessária para carregar a esfera do gerador. Assim como, por exemplo, uma régua de plástico atritada com papel toalha se eletriza, assim também a correia de borracha em contato com os roletes que permitem o seu movimento, se eletriza. 

Quando ocorre a descarga através da formação de um fino canal ionizado no ar, o ar no interior desse canal atinge temperaturas muito elevadas, de milhares de graus Célsius. Esse mesmo ar no interior do canal estava na temperatura ambiente antes da descarga e portanto há uma rapidíssima elevação da temperatura do gás dentro do canal no momento da descarga. Como é bem sabido, ao aumentar bruscamente a temperatura de um gás, a pressão cresce. Portanto, o ar dentro do canal, devido à elevação da pressão se expande violentamente, produzindo uma expansão brusca. O estalo que ouvimos é decorrência dessa expansão brusca, uma pequena explosão que gera uma onda sonora. 

Quando a descarga ocorre devido à eletricidade estática em nuvens, o canal ionizado é muito maior e a energia liberada é muitas ordens de grandeza maior do que a energia liberada em um pequeno gerador de Van de Graaff. A expansão brusca do canal ionizado é então uma verdadeira explosão, gerando uma onda sonora de grande intensidade, o trovão. Ou seja, os estalos do gerador são trovões em miniatura.

Prof. Fernando Lang da Silveia

Ref: http://www.if.ufrgs.br/cref/

Robô Gladiador está chegando a hora

Para aquecimento.

ATPS - Etapa 1 - Dica 2

Vamos ao passos 3 e 4.

Passo 3: Escrever expressão para o campo E através da Lei de Gauss.

A densidade volumétrica (d.v.) foi dada: d.v. = q / V, lembrar que no caso do cilindro V = pi . r^2 . L.

Do outro lado temos a Lei de Gauss:

fluxo . permissividade elétrica = q => Lembrar que a área é a casca do cilindro. 

Unir as duas ideias e determinar o valor do campo E.

Passo 4: Com o valor do campo E determinado, basta comparar com valor do texto inicial da ATPS para saber se existe risco de explosão ou não.

Aula 4 - Lei de Gauss

Em nossa última aula foi apresentada a Lei de Gauss. Começamos explicando o fluxo elétrico e recordamos as linhas de campo proposta pelo inglês M. Faraday que serviram de apoio para o modelo que temos hoje. Foi introduzido o conceito de um vetor área, vetor este que sempre aponta para fora da superfície em estudo. O vetor área existe exatamente para interpretarmos o sentido das linhas e definir se elas vem de cargas positivas ou negativas.

Michael Faraday

Após a introdução do conceito de fluxo a tão esperada Lei de Gauss estava pronta para ser apresentada e foi. Durante toda a aula sua aplicação e sua importância foi muito destacada.

Durante a aula demonstramos que a Lei de Coulomb estava contida na Lei de Gauss, enfatizando a grande importância dessa lei.

Mais um exercício clássico foi apresentado e a resolução dele você pode acompanhar abaixo:

Aula de Lei de Gauss na Unicamp - Parte 1

Aula de Lei de Gauss na Unicamp - Parte 2

Aula de Lei de Gauss na USP - São Carlos-SP

Aula de Lei de Gauss no Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) (em inglês)

Documentário Sobre Michael Faraday

Documentário em Espanhol sobre Gauss

Laboratório - Gerador de Van de Graaff

Abaixo, vocês encontram o roteiro para o laboratório do Gerador de Van de Graaff. É importante baixar, imprimir, ler e até pesquisar, antes do laboratório.

Roteiro

Lembrando que o nosso primeiro laboratório acontece no dias 2 e 4 de setembro. Nos dois dias temos as turmas divididas em dois horários. Veja datas importantes.

Você também pode ver o funcionamento do Gerador em vídeos postados na aula de Campo Elétrico.

O relatório será entregue ao término da aula, logo não existe reposição de laboratório.

ATPS - Etapa 1 - Dica 1

Caros alunos, lembrando que para o 1º Bimestre basta entregar a Etapa 1. Vamos as dicas:

Passo 1: Fazer um texto sobre explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó. O texto deve ter no mínimo 200 palavras. Pesquisar no Google Acadêmico. Não esquecer de colocar referência.

Passo 2: Produto negativo passando por cano cilíndrico de plástico. Apontar o Campo Elétrico. Basta lembrar da direção do campo de uma carga geradora.

Aula 3 - Campo Elétrico

Em nossa terceira aula começamos resolvendo uma questão clássica sobre força eletrostática. Abaixo você pode ver o exercício.

Após o exercício, passamos a discutir o Vetor Campo Elétrico e chegamos à conclusão que o vetor campo elétrico de uma carga geradora apenas depende da carga geradora. A conclusão foi que carga geradora positiva possui campo de afastamento e a carga gerador negativa possui campo de aproximação.

As linhas de campo foram o tema a seguir. Uma outra maneira de representação do campo elétrico:

Resolvemos exercício sobre linhas de campo.

Na parte final da aula aprendemos a determinar o campo de uma carga pontual e resolvemos dois exercícios de fixação do conceito. Também introduzimos o conceito da Lei de Gauss e às 22h falamos sobre dicas da ATPS (estarei colocando essas dicas em outro post).

Um pouco da História da Matemática:

Aula de Campo Elétrico na Unicamp:

Campo Elétrico no Universo Mecânico:

Gerador de Van de Graaff:

Mr Bean e o Gerador de Van de Graaff:

Aula 2 - Carga Elétrica - Lei de Coulomb

Em nossa segunda aula fizemos uma discussão sobre a quantização da Carga. Aprendemos que a carga elementar (carga do elétron ou carga do próton) possui valor igual a 1,6 x 10^{- 19} C. Para determinarmo a carga de qualquer corpo, basta conhecermos a diferença do número de prótons e elétrons e determinar com relação a carga elementar. 

Após isso mostramos como que Charles Augustin de Coulomb determinou com sua experiência de balança de torção a força eletrostática em um par de cargas.

Fizemos alguns exercícios sobre o assunto e também foi dado um desafio sobre quantização da carga a todos os alunos presentes em aula.

No final fizemos uma breve introdução ao assunto Campo Elétrico. Para um melhor entendimento do assunto fizemos uma analogia do Campo Elétrico com o Campo Gravitacional e escrevemos a relação vetorial de Campo para uma carga de prova. Também introduzimos o assunto do vetor campo elétrico para ser tratado na próxima aula.

Universo Mecânico - Eletricidade Estática

Livro mostrado em sala de aula:

As Fantásticas Invenções de Nikola Tesla

Uma ótima opção de compra é:

http://www.editoraunesp.com.br/catalogo-detalhe.asp?ctl_id=1473

Nesta aula foi mostrado um protótipo do Robô Gladiador. As datas já estão marcadas. Forme teu grupo e crie um planejamento de trabalho.

ATPS - Física 3

Abaixo você encontra o arquivo da ATPS deste semestre para baixar:

ATPS

Iniciação Tecnológica do 2º Bimestre - Catapulta

Para adiantarmos os procedimentos de trabalho segue abaixo as regras da Catapulta com acionamento elétrico:

Regras

Relatório do Robô Gladiador

O Relatório do Robô Gladiador deverá ser redigido em papel A4 ou postado no Blog do grupo (se for postado não esqueça de entregar endereço para professor e colocar todos os nomes no blog).

O Relatório deverá conter:

(a) Nome de todos elementos em ordem alfabética e identificação de curso e turma;

(b) Objetivo do Trabalho;

(c) Materiais Utilizados no Trabalho;

(d) Projeto (desenho ou fotos) - Visão Lateral e Por cima;

(e) Descrição de Teste Realizado;

(f) Problemas e Soluções do Projeto;

(g) 5 grandezas físicas envolvidas e sua descrição no projeto;

(h) Conclusão.

Datas Importantes - 1º Bimestre

Abaixo você encontra algumas datas importantes do 1º bimestre:

3ª e 4ª Séries A - Sala 24 - Bloco B - aula na quarta-feira

Laboratório - dia 04 de setembro
(Turma 1 - 19h - 20h30min e Turma 2 - 20h30min - 22h)
Robô Gladiador - Competição - dia 18 de setembro

Entrega de Relatório do Robô e ATPS - dia 18 de setembro

Prova - dia 09 de outubro

4ª Séries B - Sala 25 - Bloco B - aula na segunda-feira

Laboratório - dia 02 de setembro
(Turma 1 - 19h - 20h30min e Turma 2 - 20h30min - 22h)
Robô Gladiador - Competição - dia 16 de setembro

Entrega de Relatório do Robô e ATPS - dia 16 de setembro

Prova - dia 07 de outubro

Aula 1 - Introdução a Eletricidade

Na primeira aula tivemos a apresentação do Plano de Ensino Aprendizagem.

Avaliação

1º Bimestre:

• Prova Individual => Valor 6,0 Pontos
• Robô Gladiador + Laboratório => Valor 2,5 Pontos
• ATPS => 1,5 Pontos
• Total => 10,0 Pontos
• 3 primeiros colocados do robô => 0,5 Ponto extra
• Campeão do robô => 1,0 ponto

2º Bimestre:

• Prova Individual => 6,0 Pontos
• Laboratório + Catapulta com acionamento elétrico => 2,0 Pontos
• ATPS => 2,0 Pontos
• 3 primeiros colocados da Catapulta=> 0,5 Ponto extra (Entra na nota sem ATPS)
• Campeão da Catapulta => 1,0 ponto

Referência Bibliográfica

Halliday - PLT - Física III

Programa do Curso

Discutimos desde a Hidrelétrica até uma residência todos os tópicos que iremos ter neste semestre: Carga Elétrica, Campo Elétrico, Potencial Elétrico, Capacitância, Corrente Elétrica, Circuitos Elétricos e Magnetismo.

Após a exposição inicial, fizemos um breve histórico da eletricidade, passando por Tales de Mileto com sua experiência de atritar o âmbar, William Gilbert e os primeiros escritos, Alessandro Volta e sua Pilha, Oersted e o início do eletromagnetismo, Faraday e sua indução e situamos a grande batalha de T. Edison e N. Tesla.

Após o histórico recordamos um pouco sobre estrutura da matéria, passamos a discutir os processos de eletrização e preparamos a discussão sobre a quantização da carga.

Aula de Carga Elétrica - UNICAMP

Nikola Tesla

Simulações

http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/balloons

http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/travoltage