sábado, 4 de junho de 2011

ATIVIDADES EM LABORATÓRIO

POR: JANNINE CAVALCANTE, MICHELE PAIXÃO, NILLIS NERY E SARA CRISTIAN 


Olá Galera, segue abaixo os 4 experimentos da disciplina de Física que nós fizemos em Laboratório, com o objetivo de entender na prática os fenômenos elétricos estudados, na teoria, em sala de aula. É importante destacar que ao realizar os experimentos nós entendemos melhor os fenômenos vistos em livros e apostilas e os mesmos servem como ferramenta de aprendizado, por isso quando estiverem lendo os experimentos abaixo procurem imaginar o que está sendo mostrado em forma de texto no blog e divirtam-se com as imagens coletadas durante a realização dos experimentos.


EXPERIMENTO 01:

                                 Distribuição das cargas elétricas nos corpos


O objetivo desse experimento é de observar o comportamento das cargas elétricas (estáticas) na superfície externa do condutor. Para realizar esse experimento nós utilizamos um Gerador de Van de Graff, uma fita adesiva, algumas tiras de papel laminado e duas conexões de fios. Antes de explicar a experiência, é necessário entender o funcionamento desse gerador. O Gerador de Van de Graff tem relação com processo de indução eletrostática.  Ele funciona através da movimentação de uma correia que é eletrizada por atrito na parte inferior do aparelho. Ao atingir a parte superior as cargas elétricas, que surgiram com o processo de eletrização, são transferidas para a superfície interna do metal, sendo então distribuídas para toda a superfície da esfera metálica, ficando carregada de cargas elétricas. Dando início ao experimento, nós cortamos algumas tiras de papel laminado (5mm x 60mm) e fixamos na superfície externa da esfera colados, apenas as pontas com fita adesiva, como mostra a figura abaixo:



Depois, ligamos o gerador e observamos que as tiras de papel tendiam a se afastar da esfera do mesmo seguindo uma direção perpendicular à superfície, chamada assim de direção radial. Outra observação que nós fizemos também foi que ao aproximarmos nosso dedo das tiras de papel as mesmas seguiam a direção do dedo. Fizemos isso com o bastão e tivemos o mesmo resultado: as tiras de papel seguiam a direção do bastão. Observe a figura abaixo:

                                                                    


EXPERIMENTO 02:


Principio de funcionamento do Eletroscópio de Folha


O objetivo desse experimento é descrever o funcionamento do Eletroscópio de Folha utilizando um Gerador de Van de Graff, uma haste do eletroscópio de folha e um bastão de teste. Dando início à experiência, nós colocamos uma tira de papel presa no eletroscópio de folha e depois fixamos a haste do eletroscópio de folha num buraco localizado no centro da esfera do gerador, conforme a figura abaixo. Então, ligamos o gerador e observamos o comportamento das tiras de papel laminado.


Observamos nesse segundo experimento que as tiras tendiam a se afastar uma das outras, ou seja, elas se repeliram, conforme as figuras abaixo:
A condução por contato pode explicar esse fenômeno. Quando dois ou mais corpos condutores são colocados em contato, estando pelo menos um deles eletrizado, observa-se uma redistribuição de carga elétrica pelas superfícies externas. Vamos considerar o gerador como condutor A eletrizado negativamente, e a haste como condutor B neutro. É importante observamos, que ao se fazer contato entre esses dois condutores, obtém-se um novo condutor de superfície externa praticamente igual à soma das superfícies individuais. Assim, a carga elétrica de A redistribui-se sobre a superfície total. É importante também notamos que o corpo neutro adquire carga de mesmo sinal da carga do corpo inicialmente eletrizado e que a soma algébrica das cargas elétricas deve ser a mesma antes, durante e depois do contato.  A quantidade de carga elétrica existente em cada um dos condutores no final do processo depende da forma e das dimensões deles. Logo após, nós tivemos a ideia de pegar “fiapos” de algodão e aproximamo-los da esfera do gerador mantendo nossa mão numa posição próxima.   Observamos então que a esfera do gerador atraiu o algodão como mostrado nas figuras abaixo:
Chegamos a conclusão de que isso só aconteceu devido a diferença de polaridade das cargas e devido a eletrização por indução eletrostática: quando aproximamos (sem tocar) um condutor eletrizado de um neutro, provocamos no condutor neutro uma redistribuição de seus elétrons livres. Esse fenômeno, denominado indução eletrostática, ocorre porque as cargas existentes no condutor eletrizado podem atrair ou repelir os elétrons livres do condutor neutro. O condutor eletrizado é chamado de indutor e o condutor neutro, de induzido. 

ATIVIDADE 03:


Torniquete Elétrico


O objetivo desse experimento é descrever o funcionamento do torniquete elétrico utilizando um Gerador de correia e um Torniquete eletrostático. Inicialmente introduzirmos o torniquete na cabeça do gerador e o ligamos como mostrado nas figuras abaixo:



Feito isso, vimos que o torniquete começou a girar em sentido horário, coo mostrado nas imagens acima mostradas. Concluímos que isso aconteceu porque em um condutor elétrico eletrizado as cargas elétricas tendem a se concentrar nas suas pontas. Assim, o campo elétrico próximo a essas regiões do condutor é muito mais intenso que nas demais regiões. Disso resulta um aumento na força de repulsão elétrica entre as cargas fazendo com que as cargas elétricas se "empurrem" até que alguma delas "caia fora da ponta". Por esse motivo as cargas elétricas podem, com maior facilidade, escoar para fora do condutor e, se deslocam livremente pelo meio ambiente, como por exemplo, no ar. Isso é conhecido na física como “Poder das Pontas”.
Feita essa experiência nós resolvemos tirar o torniquete para que não houvesse nenhuma influencia e nem alteração. Pegamos uma pessoa com o cabelo bem seco, colocamos sobre uma base isolante com as mãos em contato com a esfera do gerador. Então, ligamos o gerador e ficamos observando o que acontecia com o cabelo da pessoa. Vimos que os fios do cabelo começaram a se repelir, buscando o máximo distanciamento entre si, já que suas cargas estão com o mesmo sinal. Concluímos que isso acontece por que, quando se tem uma pessoa isolada eletricamente da terra, e quando em contato com um gerador eletrostático, ela fica eletrizada. O potencial pode chegar a valores muito altos, mas não causa nenhum dado a pessoa, pois ela não é atravessada por corrente elétrica, devido o isolamento elétrico. Assim, os cabelos se levantam em direção perpendicular, pois se repelem mutuamente. 

ATIVIDADE 04:
Descarga elétrica na atmosfera

Esse experimento tem como objetivo descrever as condições necessárias para uma descarga elétrica e observar a capacidade de condução elétrica do gás. Para que fosse realizada nós utilizamos um Gerador de correia, uma conexão de fio e uma esfera de cabo isolante. Inicialmente, nós fizemos uma conexão com o fio do bastão de teste e a conexão de fio terra e depois ligamos o gerador e aproximamos o bastão de teste para perto da esfera do gerador e realizamos as observações. Percebemos que quando aproximávamos o bastão da esfera do gerador apareciam algumas faíscas caracterizadas por uma descarga de cor azulada. Isso tem relação com a eletrização por indução. Observe o vídeo abaixo: 


 Nesse tipo de eletrização, é necessário ocorrer a aproximação de um corpo eletrizado num condutor neutro sem que haja contato entre eles. Quando nós aproximamos o bastão eletrizado do corpo neutro as suas cargas negativas repelem os elétrons livres do corpo neutro para posições as mais distantes possíveis. Desse modo, o corpo fica com falta de elétrons numa extremidade e com excesso de elétrons na outra.  O fenômeno que ocorre é a indução eletrostática, onde há apenas uma separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo. O corpo eletrizado que provocou a indução é denominado indutor e o que sofreu a indução é chamado induzido, como mostrado na atividade 02. Se quisermos obter no induzido uma eletrização com cargas de um só sinal, basta ligá-lo à Terra, na presença do indutor. Nessa situação, os elétrons livres do induzido, que estão sendo repelidos pela presença do indutor, escoam para a Terra. Desfazendo-se esse contato e, logo após, afastando-se o bastão, o induzido ficará carregado com cargas positivas.  No processo da indução eletrostática, o corpo induzido eletrizar-se-á sempre com cargas de sinal contrário ao das cargas do indutor.
Percebemos que esse experimento do bastão com o gerador que gerou a faísca de cor azulada tem semelhança com uma das mais fantásticas manifestações da eletricidade que ocorre na natureza em dias de tempestade: o raio. Esse fenômeno sempre intrigou o ser humano, chegando a ser considerado por muitos como uma manifestação divina.

Somente no século XVIII, o diplomata e cientista norte-americano Benjamin Franklin (1706-1790) conseguiu provar que o raio era uma simples descarga elétrica ocorrida entre nuvens eletrizadas e a terra (Newton Villas Bôas, at all. pag.46).

 Para que um raio ocorra é necessário que existam cargas de sinais opostos entre nuvens ou entre elas e o solo, quando isso ocorre, a atração entre as cargas é tão grande que provoca a descarga elétrica. Ele dura em média meio segundo. Nesse intervalo de tempo vários fenômenos ocorrem entre eles os fenômenos físicos e climáticos. De acordo com a variação do clima os raios podem ser mais ou menos intensos. A formação deles ocorre de forma rápida e violenta. Ela se dá a partir da grande diferença de potencial entre as cargas, positivas e negativas, entre nuvens e o solo ou até mesmo entre nuvens, e quando o campo elétrico de uma nuvem supera o limite de capacidade dielétrica do ar atmosférico, que normalmente varia dependendo das condições locais, o ar que está entre as cargas, ao se ionizar, torna-se condutor, permitindo assim que ocorra uma forte descarga elétrica.
Devido a essa forte ionização do ar que está entre as cargas elétricas em movimento é que ocorrem os chamados relâmpagos (luz), que é a parte visual de um raio. A parte sonora ocorre em virtude do aquecimento brusco e da rápida expansão do ar, produzindo assim uma forte pressão que se manifesta através de um forte estrondo: o trovão. Podemos relacionar também essa descarga, observada nos raios e no experimento feito com a esfera do gerador, com o fogão elétrico. Para que ele seja aceso, é necessário que seja pressionado o botão e acende a boca do fogão desejado. Ao pressionar esse botão, é liberada uma descarga elétrica semelhante aos raios que observamos em dias de tempestade e o fogão é aceso. observe o vídeo abaixo, retirado de: http://www.youtube.com/watch?v=oQLyNQCGuyI&feature=player_embedded#at=26


 CRÉDITOS: Todas as imagens foram feitas pela aluna Sara Cristian e os vídeos foram feitos pelo aluno Nillis Nery. 
REFERÊNCIAS: 
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4 comentários:

  1. Muito bom o arquivo de vocês, me ajudou muito para construir meu relatório de física.
    Messias

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  2. Parabéns pessoal pelo belo trabalho! Muito obrigado, abraços... Klênio Silva - UFSJ

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  3. boa tarde!! ótimo trabalho está me ajudando muito no meu relatório experimental....abraços!!

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  4. boa tarde!! ótimo trabalho está me ajudando muito no meu relatório experimental....abraços!!

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