Relatorio 3

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UNIVERSIDADE DE UBERABA
NATÁLIA DE ARAUJO LEMOS - 5129258
RELATÓRIO III – LINHAS DE FORÇA DE CAMPO ELÉTRICO E CAMPO MAGNÉTICO
TURMA 22
UBERABA - MG
ix
2015
NATÁLIA DE ARAUJO LEMOS - 5129258
RELATÓRIO III – LINHAS DE FORÇA DE CAMPO ELÉTRICO E CAMPO MAGNÉTICO
 TURMA 22
Trabalho apresentado à Universidade Uberaba como parte das exigências à conclusão do componente curricular Fenômenos Físicos e Químicos e Suas Aplicações III- Prática do 4º período do Curso de Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Luciano Henrique Dias Matos.
 
UBERABA - MG
ix
2015
INTRODUÇÃO
Na linguagem cotidiana é comum alguém dizer que está “pesando 60 kg” para designar a massa de seu corpo. Na física não podemos cometer tal equívoco, pois peso e massa são grandezas distintas. O peso como veremos abaixo é um tipo de força, e a massa é uma característica dos corpos. 
Corpos conseguem interagir mesmo quando eles não estão em contato através de um transmissor de força, que mais em específico os físicos classificam como campo. Todo corpo com massa m gera ao seu redor um campo. As interações a distancia são chamadas de forças de campo, analisaremos a seguir a interação gravitacional, ou seja, o campo gerado pela Terra. 
A força com a qual os astros atraem os corpos é denominada de peso ou força peso. Resumidamente e desconsiderando os efeitos ligados a rotação da Terra, podemos considerar que o peso de um corpo é a atração que a Terra exerce sobre ele. Ao se abandonar um corpo nas proximidades do solo o mesmo cai sofrendo uma variação em sua velocidade, o corpo em questão fica sujeito a uma força atrativa, pois a Terra interage com o mesmo. A direção de atração dessa força é radial, ou seja, está apontada para o centro da terra. Como a velocidade do corpo sofre variações surge o que chamamos de aceleração da gravidade que representamos pelo vetor (g); vale salientar que (g) é orientado de modo igual ao peso e é também radial (para o centro do planeta). Considerando a equação fundamental da dinâmica conseguimos entender melhor essa conceito de força peso, pois a força resultante será indicada por P já que o corpo em movimento fica sobre a ação da força peso conforme descrito anteriormente, (m) continua sendo a massa do corpo e a aceleração da gravidade (g) fará o papel da aceleração (a). Assim podemos calcular a força peso através do produto entre a massa do corpo e a aceleração da gravidade da seguinte forma:
A massa de um corpo é uma característica sua, sendo constante em qualquer ponto do universo, mas, no entanto o peso que é função do local depende de (g) e o mesmo depende da altitude e longitude conforme a figura abaixo. Sendo o peso uma força, sua unidade no Sistema Internacional (SI), é o Newton (N).
Campo gravitacional
A Terra, assim como todos os corpos celestes, exerce uma força de atração gravitacional sobre os corpos localizados em sua proximidade. Desprezando os efeitos rotacionais do nosso planeta, podemos assimilar o campo gravitacional do seguinte modo:
A intensidade do campo gravitacional pode ser medida pela aceleração gravitacional adquirida por um corpo de prova no interior do campo. Sua medida é feita utilizando-se da Lei de Newton, em que a força gravitacional exercida pelo planeta é o próprio peso do corpo na posição em que se encontra dentro do campo gravitacional.
Como o peso do corpo de massa m é a força gravitacional com que ele é atraído pela Terra, podemos escrever a formula: 
Representação das linhas de forças do campo gravitacional
A Terra define uma região do espaço onde qualquer objeto fica sujeito a uma força atrativa. Representamos essa propriedade por meio de um conjunto de linhas denominado linhas de força do campo gravitacional. Veja a figura acima.
As setas indicam a direção e o sentido da força aos quais ficará sujeito um objeto colocado nessa região. De acordo com essa representação, as linhas são semirretas e apontam para o centro da Terra, ficando mais próximas uma das outras à medida que se aproximam da Terra. 
Assim, além da direção da força, esse desenho indica a dependência da força com a distância: quanto mais próximas estiverem as linhas uma das outras, maior será o módulo da força a que um objeto estará submetido.
A expressão acima, do valor do campo gravitacional, vale para qualquer distância do centro da Terra. Ela permite o cálculo do campo gravitacional em qualquer local da Terra e pode ser aplicada para planetas, estrelas, satélites etc., desde que usemos sua massa (M) no cálculo.
Campo Elétrico
A força elétrica, tal como a magnética e a gravitacional, é uma "força de ação à distância" e pode ser descrita pela  Lei de Coulomb.
 
que determina a intensidade (módulo) da força elétrica de interação entre duas cargas Q e q à distância d entre si; se as cargas  forem de mesma natureza, a força F será de repulsão e se, e natureza oposta,  F será de atração.
Vamos admitir uma carga Q na superfície de uma pequeníssima esfera e a carga q(+) ─ chamada "carga de prova"─ numa esfera menor ainda, uma partícula.
Quanto mais próxima de Q mais intensa será a força sobre a "carga de prova q" e, inversamente, será tanto menos intensa quanto mais afastada de Q (lei do inverso do quadrado da distância: 1/d²).
Mas em qualquer ponto ao redor de Q -  próxima ou não -  a "carga de prova q(+)" será acionada por uma força elétrica, fruto da interação entre Q e q;  este fato caracteriza a região em torno da carga Q como um "campo de influência". Posicionada em qualquer ponto deste "campo", imediatamente, surgirá sobre a "carga de prova q"  uma força elétrica F.
Esse "campo de influência", de origem em  Q, é denominado "campo elétrico".
Do conceito de "campo elétrico" emerge uma outra abordagem: a força elétrica sobre uma carga q surge como resultado da interação "campo - carga elétrica".
Como saber se num ponto P do espaço existe campo elétrico?
Se uma força elétrica F agir sobre uma carga de prova q (+)  é por que, neste ponto, existe um campo elétrico E  (símbolo de campo elétrico).
Definição de campo elétrico
Intensidade do campo elétrico:  E = F/q  (intensidade da força/carga elétrica)
Unidade: E = N/C (newton/coulomb)
A força F é uma grandeza vetorial (tem direção e sentido); o campo elétrico E também é grandeza vetorial. 
Como a carga de prova q (+) é positiva, o sentido do campo elétrico será igual ao da força F.
	
Existe campo elétrico no ponto P?
	
Uma força elétrica F atua sobre  q(+); logo em P  existe  campo elétrico.
	
Intensidade: E = F/q
Direção e sentido: o mesmo da força F.
Força em função do campo.
Se E é o campo elétrico num ponto do espaço, para se conhecer a força que atua numa carga qualquer q (positiva ou negativa) basta multiplicar a carga pelo campo elétrico.
F = ± q . E
Se q for positivo, F = +q . E  ( F e E mesmo sentido); se q for negativo, F = -q . E (F e E sentidos opostos).
O campo elétrico pode ser representado geometricamente pelas respectivas "linhas de forças"
Linhas de forças do campo elétrico X Campo Magnético
O campo elétrico é uma propriedade física do espaço ao redor de cargas elétricas.
Uma forma de representá-lo é a partir da técnica de "linhas de força" inventada por Michael Faraday (1791 - 1867) para estudar o campo magnético. (Ver figura).
As "linhas de força" de um campo elétrico consistem de linhas imaginárias que indicam o sentido da força elétrica sobre uma "carga de prova" q(+) colocada num campo elétrico.
Representação, no plano, das linhas de força do campo elétrico [que é espacial] em torno da carga Q.
	
 
Linhas de forças do campo elétrico, no plano, de uma carga  Q(-)
Elas "chegam" na carga Q(-), pois a força elétrica sobre uma carga de prova  q(+) é radial e de atração.
	
Linhas de forças do campo elétrico, no plano, de uma carga  Q(+)
Elas "saem" da carga
Q(+), pois a força elétrica  sobre uma carga de prova q(+)  é radial e de repulsão.
Avaliação da intensidade do campo elétrico por meio das suas linhas de forças
	
Força elétrica entre Q e q
Campo elétrico de uma carga Q
	Quanto mais próximo de Q mais intenso é o campo elétrico 
As linhas do campo elétrico são mais próximas entre si onde o campo elétrico é mais intenso.
Mais distante de Q as linhas de força do campo elétrico ficam mais distantes entre si, indicando que o campo elétrico - nesta região - é menos intenso do nas proximidades de Q.
Campo Magnético
Chama-se campo magnético de uma massa magnética à região que envolve essa massa, e, dentro da qual ela consegue exercer ações magnéticas.
A propriedade fundamental do campo magnético é a seguinte: o quociente dessas forças pelas massas magnéticas correspondentes colocadas em A é uma grandeza vetorial constante em módulo, direção e sentido, para o mesmo ponto A.
Quando o campo magnético é produzido por mais que uma massa magnética puntiforme, calculamos o vetor campo produzido por cada massa magnética e depois efetuamos a soma vetorial de todos esses campos.
Chama-se linha de força de um campo magnético a uma linha que em cada ponto é tangente ao campo H desse ponto. É a região próxima a um ímã que influencia outros ímãs ou materiais ferromagnéticos e paramagnéticos, como cobalto e ferro.
Compare campo magnético com campo gravitacional ou campo elétrico e verá que todos estes têm as características equivalentes.
Também é possível definir um vetor que descreva este campo, chamado vetor indução magnética e simbolizado por. Se pudermos colocar uma pequena bússola em um ponto sob ação do campo o vetor terá direção da reta em que a agulha se alinha e sentido para onde aponta o polo norte magnético da agulha.
Se pudermos traçar todos os pontos onde há um vetor indução magnética associado veremos linhas que são chamadas linhas de indução do campo magnético. Estas são orientadas do polo norte em direção ao sul, e em cada ponto o vetor tangencia estas linhas.
As linhas de indução existem também no interior do ímã, portanto são linhas fechadas e sua orientação interna é do polo sul ao polo norte. Assim como as linhas de força, as linhas de indução não podem se cruzar e são mais densas onde o campo é mais intenso.
APLICAÇÕES EM ENGENHARIA
Em um futuro talvez nem tão distante na Inglaterra, motoristas poderão recarregar carros elétricos enquanto dirigem por estradas do país.
Isso funciona com um processo chamado "carregamento por indução magnética". Cabos elétricos enterrados sob o asfalto produzem campos magnéticos, que são absorvidos por um receptor no carro, e convertidos em eletricidade. Assim estradas com recarregamento magnético poderiam tornar carros elétricos mais atraentes e acessíveis.
Outro exemplo seria a separação dos minérios que é consequência da separação magnética. No Brasil, os minerais industriais respondem por cerca de 70% de toda a produção mineral bruta. Esse método serve para separar misturas heterogêneas de componentes sólidos. Mais especificamente, serve para realizar a separação de misturas, contendo ferro com caráter magnético, como o cobalto, o níquel e, logicamente, o ferro. Para esse processo, normalmente se usa um imã (quando a separação é feita em pequena escala) ou um eletroímã (quando se trabalha em larga escala). A presença desses imãs irá gerar um campo magnético capaz de reproduzir uma força eletromagnética atrativamente forte, suportando a forças externas sem que seu funcionamento e/ou integridade seja afetada. Para facilitar a desforma e proporcionar uma melhor produtividade poderá ser desenvolvido um sistema mecânico de inversão das
polaridades para facilitar a desmontagem.
OBJETIVO
Visualizar as linhas de força de campo elétrico, entre eletrodos de diferentes formatos e visualizar as linhas de indução de campo magnético de diferentes imãs.
MATERIAL UTILIZADO
Gerador eletrostático,
Cuba acrílica;
Cabos;
Fixadores para eletrodos;
Óleo rícino;
Fubá;
Diferentes imãs;
Folha branca de papel A4;
Limalha de ferro.
METODOLOGIA: 
Procedimento experimental nº1: Linhas de força
1º Passo: conecte o gerador ao terra, ligue um cabo do terra ao fixador do eletrodo que está preso na cuba. Ligue o outro cabo na esfera maior e conecte no outro fixador preso na cuba.
2º Passo: coloque uma fina camada de óleo na cuba, o suficiente para cobrir o fundo e definir claramente os contornos do eletrodo.
3º Passo: espalhe um pouco de fubá uniformemente sobre o óleo,
4º Passo: ligue o gerador e observe o resultado.
Procedimento experimental nº2:Linhas de indução
1º Passo: Coloque a folha de papel A4 branca sobre os diferentes imãs;
2º Passo: espalhe um pouco de limalha de ferro sobre a folha na região onde estão os imãs.
3º Passo: observe o resultado.
RESULTADOS E ANÁLISES
1º Procedimento – Campo Elétrico
A experiência proporciona a visualização dos padrões de campos através do alinhamento de partículas de fubá que se encontram misturada em uma camada de óleo de rícino. Os campos elétricos são criados por  sondas metálicas eletrizadas que imersas na mistura óleo-fubá. Veja como fica claro a formação das “linhas de fubá” (linhas do campo elétrico) nestas duas fotos tiradas em sala de aula.
As partículas de fubá são polarizadas pela ação do campo elétrico e se alinham na mesma direção da força do campo elétrico em cada ponto. A sucessão destas partículas polarizadas expressa o padrão das linhas de força do campo elétrico. 
2º Procedimento – Campo Magnético
Ao pulverizar a limalha de ferro sobre um imã coberto com um papel, Isto faz com que as limalhas se desprendam da folha e se alinhem com o campo, ou seja, a interação só ocorrerá se os campos magnéticos dos dois objetos magnéticos estiverem interpenetrados ou sobrepostos.
As limalhas de ferro constituem-se, nesse sentido, num mapeamento do formato desse campo magnético ao redor do ímã e, por isso, ele pode passar a ser representadas por linhas denominadas linhas do campo magnético.
CONCLUSÃO
Nesta experiência, observamos uma forma alternativa de abordar os conceitos de campo elétrico e magnético. Que através das linhas de campo também designadas por linhas de força, consistem nas linhas imaginárias que permitem que a direção e a intensidade do campo possam ser visualizadas conforme observamos no experimento 1 – campo elétrico, onde o fubá delineou as linhas do campo elétrico. 
Já no experimento 2 identificamos que partículas de limalha de ferro orientaram-se de acordo com o sentido das forças do imã, criados pelo seu campo magnético, assim compreendemos que não existem linhas que só saem ou só chegam ao ímã, como ocorre no caso das linhas de força do campo elétrico. Isso quer dizer que, diferentemente do que ocorre com o campo elétrico, as linhas do campo magnético são fechadas.
 
BIBLIOGRAFIA
Disponível em: <http://www.brasilescola.com/fisica/forca.htm> Acesso em 10 out 2015.
Disponível em: <http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/campo-gravitacional.htm> Acesso em 10 out 2015.
Disponível em: <http://www.rc.unesp.br/showdefisica/99_Explor_Eletrizacao/paginas%20htmls/Campo%20el%C3%A9trico.htm#Definição_formal_de_campo_elétrico_> Acesso em 12 out 2015.
http://www.engenhariacivil.com/estradas-sistema-magnetico-veiculos-autonomos 
http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/08/150812_estradas_magneticas_inglaterra_rm
http://www.mundoeducacao.com/fisica/campo-magnetico.htm