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.
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.
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:
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.
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.
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;
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.
