Relatório Fisica Experiental III Exp 01 Gilberto Rufino

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma 1009
Experiência nº 01
03/03/2015
Nome da experiência: A eletrização por Atrito, O princípio da conservação das cargas, Lei das cargas.
Professor: Giberto Rufino
Antonio Carvalho mat: 201402186738
Bruno Paes Soares mat: 201202140572
Julio Pinheiro mat: 201301272591
Rafael Matos das Neves mat: 201307229115
 
UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL 3
Turma 1009
Experiência nº 01
Nome da experiência: A eletrização por Atrito, O princípio da conservação das cargas, Lei das cargas.
Rio de Janeiro, 3 de março de 2015
Professor: Giberto Rufino
Antonio Carvalho mat: 201402186738
Bruno Paes Soares mat: 201202140572
Julio Pinheiro mat: 201301272591
Rafael Matos das Neves mat: 201307229115
Introdução:
Essa experiência visa aprender o funcionamento das cargas elétricas nos corpos, ou seja, o funcionamento e movimentação dos elétrons entre eles, evidenciando – se os princípios de atração e repulsão elétrica, conservação de cargas, bem como a Lei de Coulomb.
Desenvolvimento Teórico:
O grego Thales de Mileto foi um dos primeiros a estudar categoricamente os princípios das cargas elétricas entre os corpos, sendo tal estudo sendo desenvolvido ao longo dos anos por diversos cientistas e matemáticos tais como William Gilbert e Benjamin Franklin.
Essencialmente, um corpo possui certas partículas de natureza elétrica: são os elétrons (negativos), os prótons (positivos) e os nêutrons (neutros).
Os corpos tem tendência a ganhar ou perder elétrons segundo seu material. Se um corpo perde (ou doa) elétrons, este fica carregado positivamente, sendo chamado de cátion – ou íon positivo. Se um corpo ganha ou recebe elétrons, este fica carregado negativamente, sendo chamado de ânion – ou íon negativo.
Para o nosso experimento a seguir, utilizaremos o contato por atrito para evidenciar a reação das cargas nos corpos. Uma eletrização por contato direto já produz uma reação elétrica, mas o atrito entre dois corpos vai produzir uma reação maior, já que vai criar uma locomoção maior entre os elétrons, permitindo um resultado mais interessante visualmente. 
Com isso devemos observar certos conceitos como os princípios de atração e repulsão elétrica, bem como o princípio da conservação de cargas.
O princípio da atração elétrica diz que dois corpos de cargas elétricas contrárias irão se atrair. O princípio de repulsão afirma o oposto, ou seja, que dois corpos de mesma carga irão se repelir.
Entretanto, devemos ter atenção para o seguinte fato: mesmo que dois corpos troquem elétrons, o número de elétrons totais não irá se alterar. Essa característica é a explicação para o princípio da conservação de cargas.
Ao final, demonstraremos também a lei das cargas, também chamada de Lei de Coulomb.
Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes(q1 e q2) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância (d) entre eles. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas.
Temos, portanto, que:
 
Equação esta que leva em consideração o meio onde as duas cargas estão inseridas, sendo representado pela letra k. O valor mais usual de k é considerado quando esta interação acontece no vácuo, e seu valor é igual a 9. N.m²/C².
Material Utilizado:
2 tiras plásticas transparentes 0,5 cm X 21 cm;
2 tiras de papel 0,5 cm X 21 cm;
1 pedaço de algodão;
1 folha de papel ofício;
Experimento:
Em uma bancada, colocamos uma folha de papel ofício e em cima desta, as duas tiras de plástico. Esfregamos uma face de cada tira com um pedaço de algodão, de cima para baixo. Depois aproximamos as tiras uma da outra.
Descreva o observado ao aproximar as faces das tiras plásticas:
R: As duas passaram a se repelir.
Justifique os sinais das cargas nas tiras e o sinal da carga que ficou no material utilizado para atritá-las (algodão):
R: Através do atrito, o algodão cede elétrons para as tiras plásticas. Portanto, o algodão fica carregado positivamente. Por sua vez, as tiras ficam carregadas negativamente. 
O que acontece quando duas cargas negativas são aproximadas uma da outra?
R: Tendo como exemplo as tiras, ambas carregadas negativamente, a aproximação destas faz com que uma tente se afastar da outra. Isso evidencia o princípio de repulsão elétrica, uma vez que elas estão se repelindo.
Refizemos o experimento, apenas alterando um componente: ao invés de duas tiras plásticas, colocamos uma tira plástica e uma tira de papel, ambas de mesmo tamanho.
Descreva o observado:
R: Após o atrito com o algodão, as duas tiras passaram a se atrair.
Justifique a ocorrência e evidencie as cargas elétricas nas tiras:
R: Através do atrito, o algodão cede elétrons para a tira de plástico, mas recebe elétrons da tira de papel.
Portanto, a tira plástica fica carregada negativamente, enquanto que o papel fica carregado positivamente. Quando aproximadas, as tiras irão se atrair, demonstrando o princípio atração elétrica, uma vez que elas estão se aproximando.
Complete as lacunas:
Cargas de mesmo sinal se _________________, enquanto cargas de sinais diferentes se ____________________.
R: Cargas de mesmo sinal se ____REPELEM_____________, enquanto cargas de sinais diferentes se __________ATRAEM__________.
Uma partícula com carga de + 3. C está a 12 cm de distância de uma segunda partícula com carga de – 1,5. C. Calcule o módulo de força eletrostática entre as partículas:
R: Aplicação direta da Lei de Coulomb, considerando o vácuo.
Logo, temos:
F = 
F = N = 0,28125 N = 2,8125 N
Duas esferas iguais estão fixas e separadas a uma distância de 25 cm uma da outra. Uma esfera está com uma carga de +300nC e a outra com –150 nC. Determine a carga de cada esfera após um fio metálico entrar em contato simultaneamente com ambas as esferas por alguns instantes.
Determine também o módulo da força que atua entre as duas esferas após o contato do fio:
 R: 
Graças ao fio, as duas esferas entram em contato, de modo que suas cargas finais são resultado do cálculo:
 = 75nC em cada esfera.
Considerando o vácuo, temos:
F = 
F = N = 81 N = 810 uN
Considerações Finais/Conclusão:
Através desta experiência, aprendemos na prática diversos princípios elétricos, como calculá-los se necessário fizemos assim, um estudo mais detalhado dos elementos que compõem átomo, assim como o comportamento destes.
Essa preparação nos tornou mais aptos a entender o comportamento das cargas elétricas, portanto, nos leva a entender e assimilar com mais certeza os princípios da eletricidade em si.
Materiais Bibliográficos Referenciais:
Aulas Fisica Teórica III – EAD – Estácio de Sá
Site Só Física < http://www.sofisica.com.br/ >
Site Wikipédia < http://pt.wikipedia.org/ >