2015 2 Eng Civil Fisica III

7/24/2019 2015 2 Eng Civil Fisica III

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A TIVIDADES PRTICASSUPERVISIONADAS

Engenharia Civil

Fsica IIIA Atividade Prtica S !ervisi"nada #ATPS$ % & !r"cedi&ent" &et"d"l'gic" deensin"(a!rendi)age& desenv"lvid" !"r &ei" de eta!as* ac"&!anhadas !el"!r"+ess"r* e , e te& !"r "-.etiv"s/

Fav"recer a a t"a!rendi)age& d" al n"0Esti& lar a c"rres!"nsa-ilidade d" al n" !el" se a!rendi)ad"0Pr"&"ver " est d"* a c"nviv1ncia e " tra-alh" e& gr !"0A 2iliar n" desenv"lvi&ent" das c"&!et1ncias re, eridas !ara " e2ercci"!r"3ssi"nal0Pr"&"ver a a!lica45" da te"ria na s"l 45" de sit a46es , e si& la& arealidade0

O+erecer di+erenciad"s a&-ientes de a!rendi)age&

Para atingir estes "-.etiv"s* a ATPS !r"!6e & desa3" e indica "s !ass"s a sere&!erc"rrid"s a" l"ng" d" se&estre !ara a s a s"l 45"0

A!r"veite esta "!"rt nidade de est dar e a!render c"& desa3"s da vida!r"3ssi"nal0

AUTORIA/Neil" 7arc"s Trindade

AESA

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Engenharia Civil 4 Srie Fsica III

Neilo Marcos Trindade

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COMPETNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, voc ter desenvolvido as competnciase habilidades que constam nas Diretrizes Curriculares Nacionais descritas a seguir.

Identificar, formular e resolver problemas de Engenharia. Desenvolver e/ou utilizar novas ferramentas e tcnicas. Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e grfica. Avaliar o impacto das atividades de engenharia no contexto social e ambiental.

Participao

Essa atividade ser, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,pelo grupo. Para tanto, os alunos devero:

organizar-se, previamente, em equipes de participantes a ser definida pelo

professor; entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e observar, no decorrer das etapas, as indicaes: Aluno e Equipe.

DESAFIOFarinha, malte, caf instantneo, acar e leite em p tm sido a causa de muitas

exploses na indstria alimentcia em anos recentes. As estatsticas mostram que mais de30% das exploses, envolvendo ps ocorreram na indstria alimentcia e de rao animal.Alm de danos fsicos e fatalidades, essas exploses acabam por causar interrupo denegcios e perdas financeiras. Dependendo da severidade do incidente, o tempo de parada e

as perdas de produo podem se estender de semanas at meses. Pagamento deindenizaes, tempo necessrio para conduzir uma investigao, fazer mudanas na plantaexistente e reprojetar, adquirir e comissionar novas instalaes acaba sendo o resultado delies aprendidas tardiamente. Em alguns casos a planta poder estar totalmentecondenada.Fonte: Exploses . Disponvel em:< www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/ explosoes I.pdf >. Acesso em 10abril 2012.

Figura 1 Caso de uma planta aps a explosoFonte: Exploses . Disponvel em:< www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/ explosoes I.pdf >. Acesso em 10

abril 2012.


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O desafio investigar o que pode ocasionar a exploso de uma fbrica na rea deindstria alimentcia e promover medidas de segurana do empreendimento em relao aosfenmenos eltricos e magnticos, comparada com o estudo de caso de uma fbrica dechocolate que relatado por meio do seu Livro-texto e est relatado abaixo.

O mistrio do chocolate em p. Exploses provocadas por descargas eltricas

(centelhas) constituem um srio perigo nas indstrias com ps muito finos. Uma dessasexploses aconteceu em uma fabrica de biscoitos na dcada de 1970. Os operrioscostumavam esvaziar os sacos de chocolate em p que chegavam fabrica em uma bandeja,na qual o material era transportado atravs de canos de plstico at o silo onde eraarmazenado. No meio desse percurso duas condies para que uma exploso ocorresseforam satisfeitas: (1 condio) o mdulo do campo eltrico ultrapassou 3,0 x 10 6 N/C,produzindo uma ruptura dieltrica do ar; (2 condio) a energia da centelha resultanteultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p explodisse.

Como parte tambm da investigao da exploso ocorrida na fbrica de biscoitos, opotencial eltrico dos operrios foi medido enquanto esvaziavam sacos de chocolate em p

em uma bandeja, produzindo uma nuvem de p de chocolate. Fonte: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fsica II . 1 a ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Tcnicos eCientficos, 2009.

Objetivo do desafio

O desafio promover medidas de segurana quanto aos fenmenos eltricos emagnticos numa fbrica na rea de indstria alimentcia, comparada com o estudo de casoacima, de acordo com as informaes dadas em cada etapa. Este desafio importante paraque o aluno adquira uma slida base conceitual dos fatores necessrios para a elaborao deprojeto, capacitando o aluno a aplicar a teoria estudada em sala de aula para odesenvolvimento de projetos.

Livro-texto da disciplina:A produo desta ATPS fundamentada no livro-texto da disciplina, que dever ser utilizado parasoluo do desafio: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fsica II . 1a ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Tcnicose Cientficos, 2009.

ETAPA 1 (tempo para realizao: 05 horas)

Aula-tema: Campo Eltrico. Lei de Gauss.

Essa atividade importante para compreender a ao e a distncia entre duaspartculas sem haver uma ligao visvel entre elas e entender os efeitos dessa partculasujeita a uma fora criada por um campo eltrico no espao que as cerca.

Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.


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PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em livros da rea, revistas e jornais, ou sites da internet, notcias que envolvemexploses de fbricas que tm produtos que geram ou so a base de p.

Sites sugeridos para pesquisa

Exploso De P Em Unidades Armazenadoras E Processadoras De Produtos AgrcolasE Seus Derivados Estudo De Caso. 2005. Disponvel em:< https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwUGcyMUExS3FlRnM/edit >.Acesso em: 20 abr. 2012.

Exploses. Disponvel em: .

Acesso em: 20 abr. 2012. Atmosferas explosivas de ps: Todo cuidado pouco. Disponvel em:

< https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit >.Acesso em: 20 abr. 2012.

Passo 2 (Equipe)

Supor que o p (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por umcano cilndrico de plstico de raio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao p estejamdistribudas uniformemente com uma densidade volumtrica . O campo eltrico E aponta

para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Passo 3 (Equipe)

Escrever uma expresso, utilizando a Lei de Gauss, para o mdulo do campo eltrico nointerior do cano em funo da distncia r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminuiquando r aumenta? Justificar. Determinar o valor mximo de E e a que distncia do eixo docano esse campo mximo ocorre para = 1,1 x 10-3 C/m 3 (um valor tpico).

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma ruptura dieltrica do ar, considerando a primeira condio,ou seja, o campo calculado no passo anterior poder produzir uma centelha? Onde?


Aula-tema: Potencial Eltrico. Capacitncia.

Essa atividade importante para compreender a definio de potencial eltrico econseguir calcular esse potencial a partir do campo eltrico. Essa etapa tambm importante

para estudar a energia armazenada num capacitor, considerando situaes cotidianas.Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.


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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determinar uma expresso para o potencial eltrico em funo da distncia r a partir do eixodo cano. (O potencial zero na parede do cano, que est ligado a terra).

Passo 2 (Equipe)

Calcular a diferena de potencial eltrico entre o eixo do cano e a parede interna para umadensidade volumtrica de cargas tpica, = 1,1 x 10-3 C/m 3.

Passo 3 (Equipe)

Determinar a energia armazenada num operrio, considerando que o homem pode sermodelado por uma capacitncia efetiva de 200 pF e cada operrio possui um potencial

eltrico de 7,0 kV em relao a Terra, que foi tomada como potencial zero .

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma exploso, considerando a segunda condio, ou seja, aenergia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pexplodisse?

ETAPA 3 (tempo para realizao: 05 horas) Aula-tema: Corrente e Resistncia. Circuitos.

Essa atividade importante para discutir as cargas em movimento, isto , correnteeltrica e relacionar com resistncia eltrica. Essa etapa tambm importante paracompreender os clculos envolvidos em um circuito eltrico como potncia e energia.


PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determinar a expresso para a corrente i (o fluxo das cargas eltricas associadas ao p) emuma seo reta do cano. Calcular o valor de i para as condies da fbrica: raio do cano R =5,0 cm., velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas = 1,1 x 10 -3 C/m 3


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Passo 2 (Equipe)

Determinar a taxa (potncia) com a qual a energia pode ter sido transferida do p para umacentelha quando o p deixou o cano. Considerar que quando o p saiu do cano e entrou nosilo, o potencial eltrico do p mudou e o valor absoluto dessa variao foi pelo menos iguala diferena de potencial calculada no passo 2 na etapa 2.

Passo 3 (Equipe)

Calcular a energia transferida para a centelha se uma centelha ocorreu no momento em que op deixou o tubo e durou 0,20 s (uma estimativa razovel).

Passo 4 (Equipe)

Calcular qual deve ser a resistncia entre a pulseira e a terra para que seu corpo chegue aonvel seguro de potencial de 100 V em 0,3 s, ou seja, um tempo menor que o que voc levariapara tocar no silo. Se voc usar uma pulseira condutora em contato com a terra seu potencialno aumentar tanto quando voc se levantar, alm disso, a descarga ser mais rpida, pois aresistncia da ligao a terra ser menor que a dos sapatos. Suponha que no momento quevoc se levanta o potencial do seu corpo de 1,4 kV e que a capacitncia entre seu corpo e acadeira de 10 pF.


Aula-tema: Campos Magnticos.

Essa atividade importante para compreender o campo magntico terrestre e atuaodele numa determinada regio. Nessa atividade tambm definir as medidas de segurana nainstalao de uma fbrica de p.


PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar sobre o campo magntico terrestre, como ele produzido e como esse campo varia

de acordo com a localidade. Pesquisar tambm qual o valor do campo magntico na suaregio.Sites sugeridos para pesquisa

O campo magntico da Terra. Disponvel em:.Acesso em: 20 abr. 2012.

Passo 2 (Equipe)

Calcular o valor fora eltrica que age sobre uma carga eltrica que se move no cano deacordo com as condies apresentadas no passo 1 da etapa 3 e no passo anterior dessa etapa.


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Passo 3 (Equipe)

Analisar as condies que foram discutidas nesse desafio para que ocorresse a exploso nafbrica e sugerir as medidas de segurana que deveriam ter sido adotadas para que notivesse ocorrido.

Passo 4 (Equipe)

Elaborar um relatrio intitulado Relatrio: Medidas de Segurana quanto aos fenmenoseletromagnticos em uma Fbrica que envolve Nuvem de P com o contedodesenvolvido nos passos anteriores desta etapa e entregar ao professor na data agendada, deacordo com a padronizao definida.

PadronizaoO material escrito solicitado nessa atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT, com o seguinte padro: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaamento de 1,5 entre linhas; se houver citaes com mais de trs linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaamento simples entre linhas; com capa, contendo:

nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante;

ttulo da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentao ou publicao.

Para consulta completa das normas ABNT, acesse a Normalizao de Trabalhos AcadmicosAnhanguera. Disponvel em:. Acesso em: 23 maio

2014.

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