ASSIS, A. K. - Eletricidade

8/17/2019 ASSIS, A. K. - Eletricidade

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Os Fundamentos Exp

e Históricos da E

ndre Koch Torres ssis


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Published by C. Roy Keys Inc.4405, rue St-Dominique

Montreal, Quebec H2W 2B2 Canadahttp://redshift.vif.com

© Andre Koch Torres Assis, 2010.First Published 2010

Library and Archives Canada Cataloguing in Publication

Assis, André Koch Torres, 1962-Os fundamentos experimentais e históricos da eletricida

Torres Assis.

Translation of: The experimental and historical foundations of Includes bibliographical references.ISBN 978-0-9864926-1-7

1. Electricity--Experiments. 2. Electricity--History. I. T

QC533.A88167 2010 537'.078 C


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Sumario

Apresentacao e Agradecimentos

1 Introducao

2 Eletrizacao por Atrito 2.1 O Inıcio do Estudo da Eletricidade . . . . . 2.2 O Efeito Ambar . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Explorando a Atracao Exercida pelos Corpos2.4 Quais Substancias Sao Atraıdas pelo Plastico2.5 E Possıvel Atrair Lıquidos? . . . . . . . . .

2.6 Gilbert e Algumas de Suas Experiencias Elet2.7 Quais Sao as Substancias que Atraem Corp

Atritadas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Nomenclatura de Gilbert: Corpos Eletricos e

3 O Versorio

3.1 O Perpendıculo de Fracastoro e o Versorio de3.2 Construcao de um Versorio . . . . . . . . .

3.2.1 Versorio do Primeiro Tipo . . . . . . 3.2.2 Versorio do Segundo Tipo . . . . . . 3.2.3 Versorio do Terceiro Tipo . . . . . .

3 3 E i i V i


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4.7 O Versorio de Du Fay . . . . . . . . . . . . . . .4.8 O Mecanismo ACR . . . . . . . . . . . . . . . . .4.9 A Linha Pendular de Gray . . . . . . . . . . . . .

4.10 Mapeamento da Forca Eletrica . . . . . . . . . .4.11 Hauksbee e o Mapeamento da Forca Eletrica . .

5 Cargas Positivas e Negativas

5.1 Existe So Um Tipo de Carga? . . . . . . . . . . .5.2 Du Fay Descobre Dois Tipos Diferentes de Eletric

5.3 Qual Tipo de Carga Adquire um Corpo ao Ser At5.4 A Serie Triboeletrica . . . . . . . . . . . . . . . .5.5 A Atracao e a Repulsao Sao Igualmente Frequent5.6 Variacao da Forca Eletrica com a Distancia . . .5.7 Variacao da Forca Eletrica com a Quantidade de

6 Condutores e Isolantes

6.1 O Eletroscopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6.2 Experiencias com o Eletroscopio . . . . . . . . .6.3 Quais Corpos Descarregam um Eletroscopio por C

6.3.1 Definicoes de Condutores e Isolantes . . .6.3.2 Corpos que se Comportam como Conduto

nas Experiencias Usuais de Eletrostatica

6.4 Quais Corpos Carregam um Eletroscopio por Con6.5 Componentes Fundamentais de um Versorio, de um

e de um Eletroscopio . . . . . . . . . . . . . . . .6.6 Influencia da Diferenca de Potencial Eletrico sobr

mento Condutor ou Isolante de um Corpo . . . .6.6.1 Corpos que se Comportam como Conduto

para Baixas Diferencas de Potencial . . .6.7 Outros Aspectos que Influenciam no Comportamou Isolante de um Corpo . . . . . . . . . . . . . 6.7.1 O Tempo Necessario para Descarregar um

E l e t r i z a d o . . . . . . . . . . . . . . . . .


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7.3.1 Aepinus e a Polarizacao Eletrica . . 7.4 Atracoes e Repulsoes Exercidas por um Corp7.5 Carregando um Eletroscopio Utilizando a Pol

7.5.1 Primeiro Procedimento de Eletrizacao7.5.2 Segundo Procedimento de Eletrizacao7.5.3 Terceiro Procedimento de Eletrizacao

7.6 A Polarizacao Eletrica de Isolantes . . . . . 7.7 Um Corpo Eletrizado Atrai com Mais Forca u

Isolante? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7.7.1 Comentarios sobre o Pendulo Eletrico7.8 Forcas de Origem NaoEletrostatica . . . . 7.9 Modelos Microscopicos de Condutores e de Is7.10 Pode Haver Atracao entre Dois Corpos Eletr

de Mesmo Sinal? . . . . . . . . . . . . . . . 7.11 A Condutividade da Agua . . . . . . . . . .

7.12 E Possıvel Eletrizar a

Agua? . . . . . . . . . 7.12.1 O Gerador Eletrostatico Gotejante de

7.13 A Condutividade do Ar . . . . . . . . . . . 7.14 Como Descarregar um Isolante Eletrizado? 7.15 Um Papelzinho e Atraıdo com Mais Forca qua

Isolante ou sobre um Condutor? . . . . . .

8 Consideracoes Finais 8.1 Mudanca de Nomenclatura e de Significado: D

e NaoEletricos para Isolantes e Condutores 8.2 Fatos Simples e Primitivos sobre a Eletricidad8.3 Descricao do Efeito Ambar . . . . . . . . .

Apendices

A Definicoes

B Stephen Gray e a Descoberta da Conducao

B 1 O G d Elt i d G


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B.9 Descoberta do Efeito das Pontas . . . . . . . . .B.10 Conclusao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Referencias Bibliograficas


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Apresentacao e

Agradecimentos

No inıcio da decada de 1990 conheci o trabalho de Norb

Instituto de Fısica da Universidade Estadual de Sao Pmostrar os aspectos mais importantes da eletricidadfeitas com materiais muito simples e facilmente acessıvde visitalo pessoalmente na USP em 1993. Durante eteou com um pequeno conjunto de materiais experimecanudo de plastico de refresco, papel de seda, colchetrealizar as experiencias principais, assim como seu lCharges Electriques .1 Fiquei fascinado com o que apse podem ver experimentalmente coisas bem profundcom materiais facilmente acessıveis. Guardei este mdurante 10 anos, embora nao o tenha utilizado nem dperıodo Fico extremamente grato ao Norberto Ferrei


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Saber da Secretaria de Educacao do Governo do Estado dprivilegio muito grande ter sido convidado a atuar neste prorecebi por parte da Secretaria de Educacao e do Grupo Ges

cacionais da UNICAMP, assim como o contato com os alunde minhas aulas, foram extremamente enriquecedores para mmuito proveitosas as trocas de experiencias com os profesque participaram deste projeto. Como parte do meu envolvresolvi ensinar aos professores de ensino fundamental e meaprendido com o Norberto Ferreira. Com isto retomei aqu

uma motivacao adicional para escrever este livro, no sentcom o maior numero possıvel de pessoas todas estas coisas

A inspiracao para a maior parte das experiencias destirada das obras originais, assim como dos trabalhos de NoAlberto Gaspar. Desde entao descobri diversas outras ointernet que tem sido fundamentais para o meu aprendizadde Ciencias , de Luiz Ferraz Netto.5

John L. Heilbron sugeriu mudancas importantes em reladeste livro. Sua grande obra, Electricity in the 17th and 18tin Early Modern Physics ,6 forneceu a maior parte das incitadas aqui. Muitas sugestoes relevantes para melhorar desta obra tambem foram dadas por Sergio Luiz BragattoSteve Hutcheon, Fabio Miguel de Matos Ravanelli e Bertra

As Figuras foram feitas por Daniel Robson Pinto, atTrabalho concedida pelo Servico de Apoio ao Estudante daagradecemos. O Daniel auxiliou tambem na obtencao de im

Agradeco ainda a diversas outras pessoas por sugestoes,e referencias: Christine Blondel, Paolo Brenni, Joao Josemillo, Hugo Bonette de Carvalho, Joao Paulo Martins de

Choudhuri, Roberto Clemente, Junichiro Fukai, Hans GaaGent, Harald GoldbeckLowe, Jurgen Gottschalk, Peter Hrig, John Jenkins, Siegfried Kett, Ellen Kuhfeld, WolfgangJoaquın Lunazzi, Ceno Pietro Magnaghi, Eduardo MeirelleDennis Nawrath, Marcos Cesar Danhoni Neves, Horst Nowa


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da Alemanha, por uma Bolsa Pesquisa no ano de 2009 uma grande quantidade de material bibliografico relac

Roy Keys, o Editor de Apeiron, tem me apoiado

seu encorajamento alguns de meus livros talvez nao tEle fez um trabalho editorial excelente para esta obra

Andre Koch Torres AssisInstituto de Fısica

Universidade Estadual de CampinasU13083970 Campinas, SP, Bras

Email: [email protected]: www.ifi.unicamp.br/


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Capıtulo 1

Introducao

Um dos objetivos deste livro e o de apresentar os fe

tricidade atraves de experiencias simples realizadas cacessıveis em casa ou no comercio. Mostramos experepulsao, indicamos como obter corpos carregados poranalisamos as diferencas entre condutores e isolantes, mos como os conceitos teoricos vao sendo formados e mo mesmo ocorrendo com a formulacao das leis fundam

fenomenos.Em seguida se ilustra como fenomenos mais comp

cidos em termos das experiencias elementares. Sao aperiencias ludicas e curiosas que estimulam a criatividae o senso de brincadeira na ciencia. Elas tambem buscdo dia a dia das pessoas com as leis basicas da fısica.

A enfase e colocada em atividades experimentais. lam as definicoes, os conceitos, postulados, princıpiosfenomenos. Os materiais utilizados sao bem simples,em casa ou nas lojas. Apesar disto, sao realizadas ee construıdos equipamentos cientıficos muito sensıvei

i d d d l l b i l d


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observados.

Caso as experiencias apresentadas aqui sejam feitas emcursos de aperfeicoamento de professores, o ideal e que sej

dualmente por cada aluno, mesmo que as atividades sejam medida do possıvel cada aluno deve construir seus propriotroscopio, versorio,1 pendulo eletrico, etc.) e depois levar oEste procedimento e bem mais enriquecedor do que a simpexperiencias pelo professor, quando entao o aluno apenas asem colocar a mao na massa.

Alem da parte experimental, este livro e rico em informfornecem o contexto do surgimento de alguns fenomenos ediferentes enfoques ou interpretacoes relacionados a estes um cuidado especial sobre a formacao dos conceitos e princse atencao nas palavras que devem ser utilizadas para dese para definir os conceitos. Distinguemse claramente opostulados e resultados experimentais. Sao enfatizadas aexplicacao e a descricao de um fenomeno. Estes aspectosentes humanos e sociologicos embutidos nas formulacoes dseguimos a sequencia historica das descobertas, mas semptamos mostrar o contexto da epoca relacionado com cadamencionamos os principais cientistas envolvidos com este das informacoes historicas aqui apresentadas foram tirada

citadas ao longo do texto e dos excelentes livros de Heilbromos discutir aqui os diferentes conceitos e modelos teoricosao longo dos seculos para explicar os fenomenos eletricos. teresse nestes aspectos, os livros de Heilbron estao entre assobre o tema.

Para manter este livro com um tamanho razoavel, escol

topicos principais para serem discutidos. Esperamos trataterior de diversos outros assuntos e temas importantes da destes temas adicionais: Descargas eletricas e faıscas, efeieletrico, gaiola de Faraday, eletrizacao por contato/rolameOhm, Gray e a preservacao das cargas eletricas (como


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tematica, de ciencias e de engenharia. Ele nao e um lcriancas. E escrito de tal forma a poder ser utilizadensino universitario, dependendo do grau de aprofun

cada fenomeno ou lei da natureza. Ele tem material expode ser desenvolvido em todos os nıveis de ensino. Clher o material contido aqui para adaptalo à sua realatividades podem ser utilizadas em cursos de formacade professores. Devido ao aprofundamento que este livconceitos e princıpios fısicos, ele pode tambem ser ut

cursos de historia e filosofia da ciencia. Partes deste liate mesmo a nıvel de posgraduacao ou de pesquisas a

A melhor maneira de trabalhar com este livro e ia maior parte das experiencias aqui descritas. Nao serelato destas montagens e atividades, mas sim tentar relas. Apesar da fısica conter aspectos filosoficos, teoriessencialmente uma ciencia experimental. E a juncao d

a torna tao fascinante. Esperamos que o leitor, ao readescritas, sinta o mesmo prazer que nos proprios tivem

Gostaria de receber um retorno por parte dos leitoduzir e aperfeicoar as experiencias descritas aqui, oude aula os procedimentos que apresentamos, me informreacoes obtiveram, sugestoes para melhorias, etc. Eu p

gostaria de ter aprendido fısica desta maneira. Ou sejversas formulas e ficar apenas resolvendo exercıcios matido a oportunidade de construir instrumentos e realizde aprender e de visualizar como foram feitas as granreproduzir na pratica alguns dos fatos empıricos mais ainda diferentes modelos e concepcoes para explicalo

tribuicao que estamos oferecendo para a melhoria do ao que fizemos com o livro Arquimedes, o Centro de Gvanca .3 Esperamos assim que esta ciencia seja aprespalpavel, rica em contextos historicos, tal que a criativdos leitores sejam estimulados.


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levar em consideracao que existem diversas variedades de pmadeira, de borracha e de quase todas as substancias. Estaintrinsecamente entre si por suas composicoes, processos

etc. Logo, quando algum efeito nao for observado com u(com um tipo especıfico de plastico, por exemplo), devesubstancia para ver o que ocorre. Por exemplo, devese pedade de plastico e tentar reproduzir a experiencia.

Uma versao em ingles deste livro sera publicada com oExperimental and Historical Foundations of Electricity .

Todas as traducoes para o portugues sao nossas, a menuma referencia especıfica de onde foi obtida. Os trechos endas citacoes de algumas obras originais sao nossos para facde algumas frases e expressoes.


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Capıtulo 2

Eletrizacao por Atr

2.1 O Inıcio do Estudo da Eletri

Experiencia 2.1

Na primeira experiencia cortamos varios pedacinhosobre a mesa. Pegamos tambem um canudo plastico ou entao uma regua plastica. Tambem pode ser utilizacaneta, desde que feito de um unico material para evitmais complicados (isto e, a caneta nao deve ter parteaproximamos o canudo de plastico dos papeizinhos,acontece nos papeizinhos, Figura 2.1.


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F

FF

FF

(a) (b)

Figura 2.2: (a) Canudo plastico sendo atritado no papel. nada do canudo e representada pelas letras .

distancia eles pulam para o canudo atritado e alguns papedos nele, Figura 2.3. Podemos afastar o canudo da mesagrudados nele.

(a) (b)

F F F F

F F F F

Figura 2.3: (a) Um canudo atritado longe de papeizinhos. (batrai os papeizinhos ao se aproximar deles.


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Definicoes: Em geral se diz que o corpo de plastique nao atrai os pedacinhos de papel esta eletricamenteneutro. Tambem se diz que o corpo de plastico, ao se

carga eletrica ou que ficou eletrizado, eletrificado, carsimplesmente, carregado. O processo e chamado de capor atrito ou de eletrificac ao por atrito. A atracao entralgumas vezes de atrac ao eletrica ou de atrac ao eletro

Nesta e em outras experiencias deste livro vamos num corpo de plastico e o cabelo (ou entre o plastico

ou entre o plastico e um tecido). Para que as experibom que se envolva o corpo de plastico com um pedacorpo com firmeza. Estes dois materiais (plastico e paem direcoes opostas enquanto se pressionam firmemerealizar este movimento em apenas um sentido, em vida e volta. Por exemplo, podese puxar o plastico tempo em que o papel e afastado do corpo. Tambe

uma vez este procedimento de atritar o plastico antes ddas experiencias, ja que assim os efeitos ficam mais vDevese tambem evitar que o plastico fique impregnadbom trocar os materiais de vez em quando. A praticae procedimentos mais adequados para se obter sucesso

2.2 O Efeito Ambar

A maioria de nos ja realizou esta experiencia como blescente, seja com colegas ou na escola. E foi com umtipo que teve inıcio toda a ciencia da eletricidade! D

damente 428348 a.C.), pelo menos, ja e conhecido qucorpos leves colocados em suas redondezas. A citacafato, algumas vezes conhecido como o efeito ambar,Timeu :1


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interrupcao, à maneira da roda que gira, por nao exiszio. [...] O mesmo vale para os cursos dagua, para apara os fenomenos maravilhosos de atracao, produzi

e pelas pedras dHeracleia. Em nenhum desses efeiverdade, existe virtude atrativa. Mas como nada e vdos esses corpos impelemse em cırculo uns aos outroe aproximandose, todos trocam simplesmente de lugcada um finalmente a seu lugar proprio. E pelo efeitoacoes combinadas umas com as outras que se produzfenomenos misteriosos, como o vera, evidentemente, os estude na ordem adequada. Mas retornando à respocasiao deste discurso, ela se produz nas condicoes que dissemos naquilo que precede.

Platao nao menciona quem descobriu este fato, mas porparece que o efeito ambar ja era conhecido de seus leitores

ambar com aquele das pedras dHeracleia, ou seja, dos ımrejeita a ideia de que exista uma atracao real entre o ambaleves proximos a ele. Todos estes fenomenos sao explicadosnos mesmos princıpios que na respiracao, a saber, pela nao

Definicao de ambar:2

E uma resina fossil, proveniente de uma especie extindo perıodo terciario, solida, amarelopalida ou acastparente ou opaca, utilizada na fabricacao de varios amarelo, alambre, sucino: um colar de ambar; uma pi[Plural: ambares .]

O fato de que ele e uma resina fossil proveniente de umextinta a varios milhoes de anos foi estabelecido no seculo vendem o ambar contendo insetos fossilizados dentro delemosquitos ou aranhas. Na Figura 2.4 temos uma ilustracaambar.


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Aristoteles (384322 a.C.) apresentou evidencias deginalmente na forma lıquida, sendo posteriormente soliMeteorologia :4

O ambar, tambem, parece pertencer a esta classmais [insetos] dentro dele mostram que ele e foficacao.

De acordo com alguns autores modernos, a experienpela primeira vez por Tales de Mileto, que viveu apr

546 a.C. Tales foi considerado por Platao como sendantiga Grecia. Platao colocouo em primeiro lugarProt agoras .5 Mas Platao nao atribuiu o efeito ambaalguns outros escritores antigos consideraram Tales cofilosofo natural, ou como o primeiro fısico. Em seu livdisse o seguinte sobre ele (nossa enfase em italico):6

A maior parte dos primeiros filosofos consideraprincıpios de todas as coisas os que sao da naAquilo de que todos os seres sao constituıdos, sao gerados e em que por fim se dissolvem, enqsubsiste mudandose apenas as afeccoes, tal e, pa(stokheion), tal e o princıpio dos seres; e por isso

gera nem se destroi, como se tal natureza subsisdeve haver uma natureza qualquer, ou mais do outras coisas se engendram, mas continuando elao numero e à natureza destes princıpios, nem todTales, o fundador de tal filosofia , diz ser a agua este motivo tambem que ele declarou que a terr

levado sem duvida a esta concepcao por ver que oas coisas e umido, e que o proprio quente dele (ora, aquilo de que as coisas vem e, para todos, o tal observar adotou esta concepcao, e pelo fatotodas as coisas terem a natureza umida; e a ag


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elemento e princıpio dos seres. Por isso, opinam que nada se destroi, como se tal natureza subsistisse indefimesma maneira que nao afirmamos que Socrates e g

tido absoluto, quando ele se torna belo ou musico, nemquando perde estas qualidades, porque o sujeito, o prpermanece; e assim quanto às outras coisas, porque dnatureza qualquer, ou mais do que uma, donde as omas conservandose ela inalterada. Quanto ao numedestes princıpios, nem todos pensam da mesma ma

fundador de tal filosofia , diz ser a agua (e por isso qtambem que a terra assenta sobre a agua), levado semconcepcao por observar que o alimento de todas as ce que o proprio quente dele procede e dele vive (oraas coisas vem e, para todas, o seu princıpio). Foi deportanto, que ele derivou tal concepcao, como ainda das sementes terem uma natureza umida e ser a agua

umidas, o princıpio de sua natureza.

Existe tambem uma outra traducao deste trecho publicContudo, nenhum dos trabalhos de Tales chegou ate no

relacionando Tales com o efeito ambar tem sua origem Diogenes Laercio, que viveu por volta do terceiro seculo ddos filosofos gregos. Seu trabalho mais importante e chamadEminentes , em 10 volumes. Ele disse o seguinte sobre Tale

[...] Ele foi o primeiro a dar ao ultimo dia do mTrigesimo, e o primeiro, alguns dizem, a discutir pro

Aristoteles e Hıpias afirmam que Tales atribuiu umamesmo aos corpos inanimados, argumentando a part

ambar.

Uma outra traducao deste trecho:10 Aristoteles e Hgando a partir do comportamento do ıma e do ambar, ele buiu almas para corpos inanimados A traducao de Kir


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Estes seriam os corpos vivos ou com alma. Os corpos inalma, seriam aqueles sem vida. Embora um ıma ou ucrescam nem se desloquem por si proprios, eles possue

movimento nos corpos proximos (como um ıma atraiou sendo atraıdo por ele, ou um ambar atritado atraiproximidades). Devido a esta propriedade, pode ser quma alma a um ıma ou a um pedaco de ambar.

Apesar desta citacao de Diogenes Laercio, nao e certsido o primeiro a realizar a experiencia com o ambar.autores recentes como o iniciador ou descobridor de ude coisas em fısica e em matematica, o que torna duvidestes feitos. No que diz respeito à afirmacao de Diogene difıcil verificar suas fontes. Os escritos de Hıpias naque diz respeito a Aristoteles, nao encontramos em snenhuma citacao atribuindo o efeito ambar a Tales. EAlma , Aristoteles mencionou que Tales atribuiu uma

que ele pode mover o ferro, mas nao mencionou explicE o proprio Aristoteles fica em duvida se Tales realme

Parece que tambem Tales, a avaliar pelo que sea alma como algo de cinetico, se e que ele disMagnesia] possui alma pelo facto de deslocar o f

Por pedra aqui Aristoteles deve estar se referindo um ıma natural). O aspecto cinetico aplicado à almamover os corpos a que esta ligada, ou a capacidade como no caso do ıma atraindo o ferro. Outra traducao

E tambem Tales, segundo o que dele se lembra, palma e algo capaz de mover, se e que disse que o

porque move o ferro.

Escavacoes arqueologicas mostraram que o ambar jmem muitos seculos antes de Platao e mesmo de Tale

joia ou ornamento. E bem provavel que muitas pesso


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2.3 Explorando a Atracao Exercid

pos Atritados

Para que se tenha um bom padrao de neutralidade eletriperiencias, e bom que se utilizem pelo menos dois canudosplastico. Um deles e o que nunca foi atritado e que, alem nao atrai pedacinhos de papel nem outras substancias. Esteneutro. O outro canudo e o que sera atritado uma ou mexperiencias. Mesmo que ele tenha aparentemente perdid

entre uma experiencia e outra, nao se deve utilizalo comopode acontecer de sobrar alguma carga residual sobre elemanipulacao do canudo, ou a retirada com as maos do po qele, ja carrega o canudo por atrito. Por este motivo o critser considerado neutro tem de incluir o fato de ele nao atrao chegar perto delas.

Experiencia 2.2

Repetimos agora a Experiencia 2.1 atritando o canudo dmateriais como um pedaco de papel, a pele, um tecido, ou uaproximarmos o canudo plastico atritado de papeizinhos, obatraıdos como no caso em que atritamos o canudo plastic

nem sempre com a mesma intensidade. Um canudo plasticao ser atritado no cabelo, no papel ou em um tecido de ala eletrizacao e tao boa quando ele e atritado em um saco p

2.4 Quais Substancias Sao Atraıdas

co Atritado?

Experiencia 2.3

N S d ` i


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fuba, limalha de ferro, fios de palha de aco, bolinhas dcabelo, serragem, acucar, sal, pedacinhos de cortica, e

Ao realizar esta experiencia e importante que o corp

substancias que estao sobre a mesa, apenas chegue patritado toque nestas substancias, elas podem ficar gruumidade ou de coisas grudentas que estejam nas superdo corpo atritado, mas nao por causa de uma atracao

Ao aproximar um plastico neutro destas substanatritar o plastico (ou o ambar) e aproximalo destas sulas, o que em geral se observa e que quase todas elas satritado. Apenas os pedacinhos de plastico nao sao atratraıdos. Isto e, eles sao visivelmente menos atraıdosubstancias.

Experiencia 2.4

Uma experiencia parecida pode ser feita com pedac

varias substancias: seda, algodao, poliester (um tipo dou poliamida sintetica (um tipo de polımero), cabelmateriais de costura sao vendidos carreteis de fios de mtais como seda, algodao, poliester ou poliamida sinteparticular, vai ser utilizado em diversas experiencias eum carretel deste material. No caso do cobre podese d

vendidos em lojas de materiais eletricos que contem finos lado a lado. Nesta experiencia vaise utilizar apfinos de cobre.

Recortamse varios pedacos de todas estas substanprimento, por exemplo, com 1 ou 2 cm. Sao colocadlugar os pedacos de poliamida sintetica, em outro lugassim por diante. Aproximase um plastico neutro dacontece. Atritase o plastico e ele e aproximado novamsem tocalas. Observase que os fios de algodao e de coas outras substancias nao sao atraıdas ou entao sao beo algodao ou o cobre.

N fi d


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de plastico e ele e aproximado da lata, de preferencia comparalelo à lata, na altura de seu eixo de simetria. Quandchega bem proximo da lata, sem tocala, esta comeca a se

do canudo, Figura 2.5. Podemos ate mesmo fazela andatras ao variar a posicao do canudo atritado, alternando satras da lata.

F

FF

FF

Figura 2.5: Um canudo atritado atrai uma lata

Experiencia 2.6

Aproximase um ıma natural, como os ımas de geladeirdas substancias sobre a mesa descritas nas Experiencias 2que o ıma so atrai a limalha de ferro e a palha de aco. Ele jsubstancias, nem mesmo os pedacinhos de fio de cobre ou

Esta e uma das distincoes principais entre as forcas elO ambar ou o plastico atritados atraem praticamente todves. Ja um ıma permanente atrai bem poucas substanciascompostas de ferro ou de aco.

As palavras magnetismo, magnetico, magneto, magnetnome de uma regiao chamada Magnesia. Era nesta regiao qencontravam a magnetita, um minerio natural que tinha a p

f O


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Na experiencia 2.1 trabalhamos com substancias so efeito do ambar ou do plastico atritado sobre lıquidaproximar um canudo (estando ou nao atritado) do lıq

o toque entre ambos.Abrese uma torneira e deixase escorrer de formde agua, Figura 2.6 (a). Aproximase um canudo de pnada acontece.

F F F F F F

(a) (b)

Figura 2.6: Um canudo atritado atraindo um

Agora atritase o canudo e repetese a experiencia. o filete de agua curvase visivelmente no sentido do can

e mais facilmente observado quando aproximamos o csuperior do filete, onde a agua tem uma velocidade me tao grande que o filete de agua encosta no canudofunciona com a agua caindo em gotas, sendo o efeito mcom o canudo proximo das gotas mais lentas.


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Desaguliers afirmou o seguinte:

Tendo suspenso apropriadamente (isto e, suspenso poeletrico,17 no caso categute) uma fonte de cobre cobaixo, abri a torneira, e deixei a agua verter dentpiente abaixo dela. Entao, tendo excitado um graeletricidade [isto e, ao carregar eletricamente um tubatrito], mantiveo acima da fonte de cobre, enquantomantinha a linha de teste (isto e, uma linha [de alg

por uma vareta) proxima de varias partes do filete datrai sensivelmente a linha de teste. Entao coloquei oproximo do filete de agua, sendo que o tubo atraiumente, de maneira a curvalo, e algumas vezes fez comfora do recipiente que estava abaixo dele.

Esta e uma experiencia divertida e interessante. Ela serdetalhes na Secao 7.11.

Experiencia 2.10

Uma experiencia similar pode ser feita colocando algumnas pocas de agua sobre uma superfıcie seca. Ao aproximadelas nada acontece. Por outro lado, ao aproximar o plastobservase que esta se deforma, com a parte da gota maisatritado tendendo a se aproximar dele, Figura 2.7. Algumassobre a superfıcie seca, indo no sentido do plastico atritacom os outros lıquidos descritos anteriormente, em maior o


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2.6 Gilbert e Algumas de Suas E

letricas

Um dos cientistas que deu inıcio às pesquisas modernsobre a eletricidade foi William Gilbert (15441603), u

Figura 2.8: William Gilbert (1544

Em 1600 ele publicou um livro muito importantSobre os Im as e Corpos Magneticos e sobre o Grandobra relata muitas descobertas relevantes sobre magn

orientacao da bussola era explicada por um alinhamentobussola com os polos da esfera celeste. Gilbert propos de que a Terra e um grande ıma, fornecendo assim um da bussola explicada por sua interacao magnetica comcapıtulo de seu livro ele descreve diversas experiencia


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traga um pedaco grande e plano de ambar ou derado cuidadosamente e atritado por toda parte,de alguns dedos da chama; ora um ambar que

raio consideravel [isto e, de uma grande distanciamovimento na chama, embora este movimento far estivesse em movimento, pois a chama seguiri

Ja um pouco adiante afirmou:29

Os [corpos] eletricos atraem todas as coisas exce

incandescentes e o ar mais rarefeito. E da mesmaatraem a chama para si, eles nao exercem efeito sse ele tem perto de si, de qualquer lado, a cheiro ou de qualquer substancia incandescente; pefluvios sao consumidos pela chama e pelo caloreletricos nao atraem a chama nem corpos proximpois tais efluvios tem a virtude e a analogia de umeles vao produzir seus efeitos, trazendo a uniao e atraves da acao externa dos humores, ou atraves da atenuacao dos corpos aquecidos, mas atravesubstancia umida dentro de seus proprios efluviotudo, eles [os corpos eletricos atritados] atraem puma vela apagada; e quanto mais leve tornase a

em que sobe, menos fortemente e ela atraıda, que sao muito rarefeitas nao sofrem atracao.

Mas pelo que se observa de nossas experiencias asubstancias sao afetadas pelo ambar atritado (ou, pesubstancias sao afetadas com a mesma intensidade). de mesmo peso e formato, algumas sao claramente maisatritado do que outras. Ou seja, algumas substancias satritado com uma forca de maior intensidade do que exemplo, fios de algodao ou de cobre sao mais atraıdode nailon, embora os pedacos de cobre ou de algodao


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cabelo, no papel ou em um tecido de algodao. E importansejam homogeneas, isto e, feitas de um unico material, pcontraditorios. Nao se deve atritar, por exemplo, uma ca

contenha partes metalicas. Neste caso o ideal e atritar senudo feito apenas de plastico e depois uma colher feita ape

Listamos aqui algumas destas substancias: plastico, ammetal, acrılico, ıma, cartolina, papelao, borracha, entre ou

Quando se toma este cuidado o que se observa em geral

plastico, de ambar e de acrılico, ao serem atritados, atraem visto na Experiencia 2.1, Figura 2.3. No caso do ambar, emuito de sua qualidade. O motivo para isto e que às vecomercio algumas pedras que se diz serem ambar, quando de outras substancias.

Ja todos os outros materiais nao atraem os papeizinhosatritados. Na Figura 2.9 apresentamos esta experiencia no churrasco de madeira. Apesar dele ter sido atritado, nao a

FFFFF


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2.8 Nomenclatura de Gilbert: C

e NaoEletricos

Ate a epoca de Gilbert so se conheciam poucas substatadas, atraıam corpos leves para si. Entre estas subsambar, o azeviche e o diamante. Foi na epoca medieo azeviche, uma forma compactada e dura de carvaambar.31 O ıma, por outro lado, atraıa o ferro e comser atritado nao atraıa palhas, plumas, nem quaisquer

que nao contivessem ferro ou seus compostos. O mesoutras substancias. A maior contribuicao de Gilbert pdade foi a descoberta de uma serie de substancias queambar ao serem atritadas. Entre estas substancias cisafira, carbunculo, opala, ametista, gema inglesa, beri(chamou atencao especialmente para o vidro claro e bretc.

Gilbert introduziu o termo eletrico para se referir avem de elektron , que em grego significa ambar . Algurespeito:33

Os gregos chamam esta substancia [o ambar] dquando aquecida pelo atrito, ela atrai palha para

Os antigos e os modernos afirmam (e o relato que limitado pela experiencia) que o ambar atrai pmesmo e feito pelo azeviche, uma pedra retiradanha, na Alemanha, e em muitas outras regioes: edura de betume preto, uma especie de transfoem pedra.

Pois nao apenas o ambar e (gagatos ou) azevicheatrai corpusculos (substancias) leves: o mesmmante, safira, carbunculo, quartzo irisado, opalatina, gema inglesa (pedra de Bristol, bristola ), b


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diversos tipos de madeira, o ıma natural, diversas gemas, ea este respeito:34

Ao ar livre, corpos aquecidos nao podem atrair, nem

tais ou as pedras que atingem uma temperatura mfogo. Pois uma barra de ferro em calor branco, umvela, uma tocha, ou um carvao em brasa quando trazde palhas ou de uma agulha giratoria (vers orio) nao

E muito importante a seguinte lista:35

Mas muitos corpos eletricos (como pedras preciosas, etde forma alguma a nao ser que sejam inicialmentequanto que diversos outros corpos, e entre eles algumpossuem o poder de atracao, e nao conseguem atraatrito; tais corpos sao esmeralda, agata, cornalina, calcedonia, alabastro, porfiro, coral, os marmores, li

toque, basanita), pederneira, jaspe sanguıneo, esmerosso, marfim; as madeiras mais duras, como ebano; amadeiras, como cedro, junıpero, cipreste; metais, comcobre, ferro. A pedraıma, embora seja suscetıvel amuito bom, nao possui a atracao eletrica.

Da mesma forma:36

E por este motivo que nem os metais, marmores, pedeiras, gramas, carne, nem varias outras substanciaou perturbar um corpo, seja magneticamente ou eletrnos agrada chamar de forca eletrica à forca que tenos humores). Mas os corpos que sao construıdos n

de humor e que nao sao muito compactados pela nanao possam suportar o atrito, mas ou esfarelam ouou sao pegajosos, como piche, resina macia, canfora,amonıaca, estoraque, asa, goma benjamin, asfalto (espclima morno), nao atraem corpusculos. Pois sem atr


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em 1646 em um trabalho impresso de Thomas Brownrsted introduziu os termos eletromagnetismo e eletroAmpère introduziu em 1822 os termos eletrost atico e e

Hoje em dia nao se usa mais a denominacao dadde eletricos às substancias que atraem como o ambarmotivos para isto serao dados nos Capıtulos 6 e 8, aB. Mas para facilitar o entendimento do leitor de vapresentadas ao longo deste livro, mencionamos que atuclassificados como condutores e isolantes . Os isolantede materiais n aocondutores de eletricidade ou de die

que Gilbert classificava como eletricas sao chamadas Ja as substancias classificadas antigamente como naatualmente de condutoras de eletricidade ou, simplesm


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Capıtulo 3

O Versorio

3.1 O Perpendıculo de Fracasto

de Gilbert

Apresentamos agora o instrumento eletrico mais antigEle foi criado por Girolamo Fracastoro (14781553), Fsentam seu nome como Fracastoro, outros como Fracas

medico e filosofo de Verona.2

Fracastoro e mais conhde medicina, especialmente epidemiologia, sendo delepara uma conhecida doenca venerea.

F t t t i t t li


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Fracastoro apresentou este instrumento em um livro quEle o utilizou para mostrar que o ambar atritado atrai gravetos, mas tambem um outro pedaco de ambar e ate me

a prata. Foi ele tambem quem descobriu que o diamante atrair corpos leves ao ser atritado, assim como o faz o ambardescreve seu instrumento com as seguintes palavras:4

De fato nos, na presenca de muitos de nossos medicos, experiencias com um perpendıculo bem convenientemcomo ocorre na bussola para navegar, e temos observ

neto atrai outro magneto, o ferro [imantado atrai] o o magneto atrai o ferro e o ferro [atrai] o magnetoambar [atritado] captura pedacinhos de ambar... e neira o ambar [atritado] nao somente aproxima dele mpequenos e as palhas, mas tambem a prata.

Por perpendıculo Fracastoro pode estar se referindo a umem sua extremidade superior a um suporte fixo e tendo inferior um corpo qualquer, como se fosse um fio de prumolinha teria liberdade para se deslocar para todos os lados afixacao no suporte. A palavra perpendıculo esta relacioperpendicular. A perpendicular e um dos nomes que se uortogonal ao horizonte, ou ortogonal à horizontal. A linhainstrumentos que se utiliza para indicar a direcao verticalnatural supor que o perpendıculo de Fracastoro fosse comsendo este, inclusive, um dos significados desta palavra.6

Pela descricao anterior vem que Fracastoro deveria prende seu perpendıculo um pequeno pedaco de ambar ou de pum ambar atritado do perpendıculo, teria observado que e

ou de prata se afastava da vertical, aproximandose do am3.2. A vantagem do perpendıculo e que a tracao do fio cdo corpo. Isto e, a atracao gravitacional da Terra e equilifio. Isto facilita a observacao do movimento horizontal d

d b d t ti lt b


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de ambar ou de prata estivesse solto sobre uma mesadevido ao peso e à densidade destes corpos, observar ou de prata sendo suspenso no ar e sendo atraıdo porse aproximasse por cima dele.

(a)

(b)

F

Figura 3.2: Possıvel representacao do perpendıculo periencia que pode ter sido realizada com ele. (a) gurado pela mao. A parte atritada deste ambar esta . Na extremidade inferior do perpendıculo ha um ounao atritado, ou entao um pedacinho de prata. Quan

afastado do perpendıculo, o fio fica parado na verticambar no perpendıculo e atraıdo pelo grande ambar atproximos entre si.

Gilbert conhecia este livro de Fracastoro e o cita diApresentamos aqui apenas uma destas citacoes:7

Fracastorio pensa que todos os corpos que se atsao semelhantes, ou da mesma especie, e isto, ou em seus subjectum proprios: agora o subjeele [Fracastoro], e aquilo a partir do qual e em

descreveu um instrumento que denominou de versorio 8


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descreveu um instrumento que denominou de vers orio.8

mencionou que um instrumento similar, o perpendıculo, hpor Fracastoro. A gravura original de Gilbert representapresentada na Figura 3.3.

Figura 3.3: Versorio de Gilbert.

O termo vers orio vem de uma palavra latina, versoriucado de instrumento girador ou aparato girante. O versorque normalmente consiste de duas partes: um membro ve

um suporte fixo em relacao à Terra, e um membro horizonvremente sobre o eixo vertical definido pelo suporte. Ele e smagnetica em sua construcao, exceto pelo fato do membrmagnetizado como ocorre na bussola. Conceitualmente, a hhorizontal poder girar livremente significa que este instruma torques externos muito pequenos. Portanto, pode ser

estes torques da mesma forma como uma bussola detectaexercido pela Terra.

Quando em repouso, o versorio vai apontar para umarbitraria (ele pode apontar ao longo da direcao LesteOepode apontar para uma arvore especıfica).

3.2 Construcao de um Versorio

Existem tres maneiras principais de fazer um versorio.

Observacao importante: Para que a agulha ho


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Observacao importante: Para que a agulha hocaia ao ser apoiada, e fundamental que seu centro ddo ponto de contato com o alfinete . Uma discussao dedo centro de gravidade () e sobre os procedimentoeste ponto encontramse no livro Arquimedes, o CentrAlavanca .9

Existem varios procedimentos possıveis para deixardo ponto de contato com o alfinete. Para isto o versoletra invertida, ou entao pode ser plano mas com a paem contato com o alfinete) curvada para cima, tal que

apoiado sobre o alfinete, a ponta do alfinete fique aciUm versorio simples pode ser feito com colchete de acaso o ideal e deformar um pouco o centro da base circficar apoiado sobre o alfinete. Para isto utilizase um psem chegar a furar o colchete (neste sentido e melhornao pontudo). A ponta do alfinete ficara sob esta peq

que assim o colchete nao ficara escorregando no alfinepouco suas pernas para baixo, tal que o colchete fiqinvertida, podese apoialo sobre a ponta do alfinete.

Um procedimento analogo pode ser feito com umpode ser obtida cortandose uma latinha de refrigerantpode ser feito um versorio de palha seca, madeira, carto

uma tira de plastico duro obtida de um pote de margade refresco, por exemplo). Basta que o plastico fiqueinvertida, ou que uma tira de plastico duro fique dobrade chapeu de aba longa, com as pontas para baixo. Depapoiado sobre o alfinete, e importante ver se ele tem dois sentidos, sem tombar e sem ficar agarrando devidoEle esta entao pronto para as experiencias.

Na Figura 3.4 apresentase o versorio do primeirbase do versorio, que neste caso e um alfinete fixadotemos a parte movel do versorio, que neste caso e umcima e de perfil, com o centro de sua cabeca um pouc


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(a) (b) (

Figura 3.4: Versorio do primeiro tipo. (a) Alfinete preso nvisto de cima e de perfil. (c) O versorio montado.

horizontal plana, como a cabeca de um prego fixado em uem uma rolha. Na Figura 3.5 temos uma representacao deEm (a) temos sua base, neste caso um prego preso a umapara baixo. Em (b) aparece a parte movel do versorio, ne

plastico ou de metal com um alfinete preso no centro comO chapeu tem suas abas voltadas para baixo. Em (c) temoscom a ponta do alfinete apoiada sobre a cabeca horizontal

(a) (b)

Figura 3.5: Versorio do segundo tipo, com o alfinete fixhorizontal do versorio. (a) Base fixa do versorio. (b) Chade plastico ou de metal) com o alfinete preso nele. (c) Ver

P i t b i l t d


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um versorio deste tipo.


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p

Figura 3.9: Versorio do terceiro t

O versorio do terceiro tipo tem uma caracterıstica qdois tipos. Aqueles do primeiro e segundo tipo podegirar ao redor de seus centros, sendo que o centro doalfinete vertical ficam sempre fixos em relacao à Terra

tipo pode nao apenas girar ao redor do eixo verticacomo um todo quando e atraıdo por um corpo externpendulo. Isto e uma vantagem pela versatilidade dos observar. Por outro lado, isto às vezes complica a analquer observar ou descrever. Nas proximas experienciaapenas as duas primeiras modalidades de versorio.

Quanto mais leve for o versorio, mais facilmentaplicacao de um mesmo torque externo. Ou seja, mamento.

Embora Gilbert tenha construıdo apenas um versormentos podem ser feitos de varios materiais: metal, madeira, etc. Vamos trabalhar inicialmente apenas co

muitas vezes chamado simplesmente de versorio. Quanfeita de plastico, de papelao, de palha ou de algum matchamar explicitamente o instrumento de versorio de ppalha, para distinguılo do versorio utilizado por Gilbe


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(a)

(b)

Figura 3.10: (a) O versorio aponta em uma direcao arblonge de um plastico neutro. (b) O versorio continua em ro plastico neutro.

(a)

(b)

F F F F F

F F F F F

Figura 3.11: (a) O versorio aponta em uma direcao arbitrarde um plastico atritado. (b) Ao aproximar o plastico obsepassa a apontar para ele, sendo orientado pelo plastico atr

assim como havıamos visto na Experiencia 2.1. Existem dupais entre estas duas experiencias. A primeira diferenca e qque o plastico atritado atraiu um pedacinho de papel, hav

Agora para entender claramente atraves da exper


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esta atracao [dos corpos leves pelo ambar atritaser as substancias que atraem da mesma formno caso de muitas destas substancias eletricas,influenciados por elas se inclinem em suas direcoespouca intensidade da atracao, eles nao sao claramelas, mas sao facilmente levantados), faca voce mgirante (eletroscopiovers orio) de qualquer tipocomprimento de tres ou quatro dedos [4 a 6 cme equilibrada sobre uma ponta aguda da mesm

ponteiro magnetico [ou seja, similar a uma busuma extremidade dela um pedaco de ambar ou umatritada, polida e brilhante: na mesma hora o in

A palavra eletrosc opio nesta citacao foi introduzitraducao para o ingles da obra de Gilbert. Ela nao apalatim, no qual so consta a palavra vers orio.11 A palanao aparece na outra traducao para o ingles desta obrutilizou a palavra eletroscopio no sentido de o veatraves de seu giro, de substancias que se comportasubstancias que atraem corpos leves ao serem atritaeletrosc opio e utilizado para qualquer instrumento que suma forca (ou torque) de origem eletrica. Neste livro,

este termo para o instrumento descrito na Secao 6.1.Temos agora um segundo criterio para chamar um

rial, de eletricamente neutro. O primeiro criterio foi ap2.1, isto e, nao atrair corpos leves. O segundo critversorios metalicos ao chegar perto deles. Nas experiense separe algum canudo de plastico neutro e tambem

neutra, isto e, que nao atraiam corpos leves nem orienEste canudo e esta regua nao devem ser atritados em nutilizados como criterio de neutralidade. Devem ser escanudos de plastico para serem atritados. Com isto tecorpo neutro para os testes que forem necessarios

Elas girariam ate apontarem para o ambar atritado. Por o


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metalicas nao apontariam para um ıma que se aproximassfossem feitas de cobre ou de prata, mas nao de ferro nemcriado assim o primeiro instrumento artificial para o estud

Experiencia 3.2

Aproximase agora um ıma destes versorios. Observasfeitos de aco, ferro, nıquel ou de outros materiais ferromapontarem para o ıma. Os versorios feitos de outros mater

pelo ıma. Observase que varios metais, como o cobre e afetados pelo ıma. O mesmo ocorre com a maior parte da(papel, plastico, palha, madeira, etc.)

Com esta experiencia podemos distinguir a interacao maeletrica, assim como havıamos feito nas experiencias 2.6 e 2uma precisao maior.

3.4 E Possıvel Mapear a Forca Ele

Sera que e possıvel mapear a forca eletrica exercida por uatritado? Podemos visualizar em que direcao um longo atrair um pequeno pedaco de papel colocado em suas redo

veremos a resposta a esta pergunta.Nas proximas experiencias podem ser utilizados varios vmente, ou entao um unico versorio que sera colocado alternposicoes durante cada experiencia. Nas proximas Figuras varios versorios simultaneamente. O ideal e que se utilizemcomo aqueles feitos por pequenos colchetes apoiados sobreEstes alfinetes podem estar espetados em varias rolhas, o

todos espetados em uma lamina de isopor. Inicialmente com versorios metalicos.

Experiencia 3.3


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F

Figura 3.12: Os versorios proximos se orientam, apontado plastico.

nos papeizinhos devido à presenca do canudo atritadatraıdos radialmente pela ponta do canudo.

Os versorios desta experiencia estao funcionando espalhada ao redor de um ıma, que indica a direcao da pelo ıma sobre os polos magneticos.

Experiencia 3.4

Podem ser feitas experiencias analogas à anterior pa

diferentes. Por exemplo, atritandose um canudo de po seu comprimento, colocandoo em seguida verticalmpriada, como um palito de dentes espetado em uma mcolocamse os versorios ao seu redor. Os versorios proxivao girar e ficarao apontando para ele.

Em vez de deixar o canudo atritado na vertical, pomente atraves de suas extremidades. A configuracao obcaso e mostrada na Figura 3.13. Ou seja, vemos queapontam para o eixo do canudo atritado, sendo que oextremidades do canudo apontam para estas extremideletrico que atua sobre cada versorio faz com que e


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F F F F F F F F F F F F F F

Figura 3.13: Orientacao dos versorios por um canudo plastde todo o seu comprimento.

F F

Figura 3.14: Orientacao dos versorios por dois canudos plsuas pontas.

a forca magnetica de um ıma. Na Figura 3.15 temos o

teve no caso de um ıma cilındrico e no caso de um ıma esferico orienta as bussolas de maneira analoga à orientacaa Terra, que apontam na direcao NorteSul. Ou seja, e cotambem tivesse dois polos, que sao os pontos sobre a superas bussolas colocadas perto deles e livres para girar ao re


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Figura 3.15: Mapeamentos da forca magnetica feitoagulhas imantadas perto de um ıma cilındrico e perto

polos deste ıma esferico estao localizados em e .

3.5 Existe Acao e Reacao em El

Ate agora vimos o ambar atritado, ou o plastico atritadcorpos leves ao seu redor. Vamos agora analisar o proc

Experiencia 3.6

Um canudo de refresco de plastico neutro e encostaddo repouso. Observase que ele cai ao solo, Figura 3.16canudo de plastico ao longo de todo o seu comprime

de papel. Este canudo atritado e encostado de levedo repouso. Observase que ele fica grudado na pareterrestre, Figura 3.16 (b)! O mesmo pode ser consegui

janela de vidro, em um arquivo de metal, ou em uma l d l t t t !


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Agora vamos fazer algumas experiencias com um veversorio de segundo tipo Inicialmente vamos trabalhar


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versorio de segundo tipo. Inicialmente vamos trabalharApoiamos seu centro sobre o suporte tal que seja livre peixo vertical. Aproximamos agora o dedo, uma chapa m

um espeto de churrasco de madeira, uma folha de paacontece com o versorio quando estas substancias saodirecao original arbitraria nao e afetada. Ou seja, ele npara o palito de madeira nem para as outras substanc

(a)

(b)

Figura 3.17: Um versorio de plastico neutro nao se oriedele um fio metalico, um dedo ou um espeto de churra

Atritamos uma das pernas do versorio de plasticoou em um tecido. Aproximamos novamente o dedo, fio metalico ou uma madeira desta parte atritada do veque ele gira e se orienta, apontando para qualquer u3.18.

(a) F

F

F


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papel, aparas de madeira, pergaminho e tripa de gadtodos estes materiais eram atraıdos por um dedo ou p


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p psolido que se aproximava deles. No caso de alguns detinham de ser aquecidos ao fogo antes de serem atrit

exibir o efeito de serem atraıdos. Citamos aqui trechcontendo algumas experiencias que podem ser facilme

Tendo observado muitas vezes nas experiencias

um tubo de vidro [atritado] e uma penugem pde uma vareta, que apos suas fibras terem sido aao tubo, quando este [o tubo] havia sido retiradelas [das fibras] eram atraıdas pela vareta, comofosse um corpo eletrico, ou como se tivesse sido celetricidade para a vareta ou para a pena; isto

que se uma pena fosse puxada entre meus dedosproduzir o mesmo efeito, ao adquirir algum grau conformidade com isto tive sucesso na minha prcom as pequenas fibras da penugem proximas à hatraıdas pelo meu dedo quando mantido proximo[...] Entao prossegui para verificar se o cabelomesma propriedade, pegando um [fio] da minha p

3 ou 4 vezes entre meus dedos ou, de preferenciae indicador, logo descobrindo que ele era atraıdodistancia de meia polegada [1,3 cm]; [...].

Tendo sucedido tao bem nestas [experiencias], prtidades maiores dos mesmos materiais, como tira

fina de varias cores, e descobri que ao pegar uquer uma destas [sedas] de aproximadamente mecomprimento, e ao manter a extremidade [da sepuxandoa atraves da minha outra mao entre o

3.6 Fabri e Boyle Descobrem as Ac

Mutuas


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Mutuas

As experiencias 3.6 a 3.10 sao bem importantes. Elas mosacao mutua entre o plastico atritado e os corpos ao seuapenas o plastico atritado atrai corpos ao seu redor, mas atraem o plastico atritado. Gilbert nao chegou a fazer experatritados (feitos de ambar ou de outros materiais que cTalvez por isto tenha concluıdo, erroneamente, que nao havo ambar atritado e os corpos leves ao seu redor. A mesma obtida por Girolamo Cardano (15011576) antes de Gilbertambem por N. Cabeo (15961650) depois de Gilbert. sabiam da acao mutua entre dois ımas, ou entre um ıma ePara caracterizar esta interacao magnetica mutua, Gilbercoito ou de copulac ao. Ja para a acao eletrica utilizou o no

Hoje em dia ja se sabe que a acao eletrica tambem e m

ser caracterizada pela expressao interac ao eletrica . Esta refere nao apenas à forca resultante que um corpo exerce socom que se desloquem em relacao ao solo), mas tambem que um faz sobre o outro (fazendo com que girem em relacse fala da forca eletrica, deve se ter em mente que nao apo corpo , mas que tambem o corpo atrai o corpo e

Da mesma forma, assim como o corpo pode exercer um o corpo , vem que vai exercer um torque em sentido e, se faz com que tenda a girar no sentido horario, a girar no sentido antihorario.

Ou seja, a acao eletrica entre o ambar atritado e os ocorre de forma mutua. Os primeiros a descobrir este fato(16071688) em 1660, Figura 3.19, e Robert Boyle (1627163.20.17

Fabri tornouse um correspondente da Accademia del da Experiencia) em 1660. Entre os membros desta AcadBorelli (1608 1671) Vincenzo Viviani (1622 1703) discıp


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Figura 3.19: Honore Fabri (16071

Figura 3.20: Robert Boyle (16271

De acordo com Heilbron,19 os academicos verificarpedaco de ambar atritado por um fio, ou apoiandoo so

um manuscrito contendo os rascunhos da secao de eletricidaa letra de Fabri, no qual se afirma:21 Um pedaco de lacre


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e entao friccionado se aproxima de outros corpos. Observexperiencias foram similares às apresentadas na Secao 3.5

que em nossas experiencias utilizamos um plastico atritadoum ambar atritado ou um lacre atritado.

Boyle apresentou seus resultados sobre a acao mutua ene os outros corpos em 1675. Ele pode ter aprendido sobre isexperiencias de Fabri, ou pode ter descoberto o fenomenoEle acreditava que o ambar atritado emitiria um efluvio m

a atracao dos corpos leves, talvez pelo fato deste efluvio serelastico.

No que diz respeito à atracao exercida pelo ambar, dis

Parece mais provavel que a atracao eletrica nao opersimpatia particular entre um eletrico [corpo que atraives ao ser atritado] e um corpo, pois o ambar, por exeapenas uma determinada especie de corpos, assim com[atrai] o ferro e aqueles corpos nos quais [o ferro] e apelo que ja experimentei, [o ambar] atrai indiferentecorpos de qualquer especie, [desde que] sendo colocuma distancia devida do ambar, (como o meu pedaambar atrai nao apenas areia e pos minerais, mas li

de cobre, e o proprio ouro laminado), desde que estesuficientemente pequenos ou leves, exceto talvez o fo

Em outra passagem vem o trecho crucial:23

Encontramos pela experiencia que um pedaco de am

bem excitado vai atrair nao apenas o po do ambar mamentos pequenos de ambar. E como em muitos casoleva a outro, assim esta experiencia sugeriu outra quebem sucedida, indicaria provavelmente que na atrac

s s itid s fl i s l lt i

maneira que pudesse, enquanto suspenso, ser exce ficar tao bem equilibrado, que uma forca tao pe


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com a qual ele atrai corpos leves pudesse ser capmovimento local [isto e, um deslocamento] a tod

capaz de deslocar o ambar atritado]. Mas apos infrutıferas com outros [corpos] eletricos, recorri apolido muito vigoroso mencionado acima, e quapor um fio de seda com o auxılio de um poucomuito bem uma das bordas obtusas do ambar comfineteira coberta com um material de la filamento

tao logo quanto possıvel, fizemos o eletrico [o apouso, apesar de estar dependurado livremente fio [de seda]. Escolhemos este procedimento de aambar por mais de um motivo; pois se tivessemplana, o ambar nao poderia se aproximar do covia sido atritado sem ocasionar uma mudanca o eletrico [isto e, sem deslocar todo o ambar] eter de movimentalo (contrariamente à natureza dum pouco para cima; enquanto que o ambar posuspensao [pelo fio de seda], suas partes contrabaamente; [ja] para fazer com que a borda excitadaum outro corpo, esta borda nao necessitaria de sumas [poderia] apenas moverse horizontalmente

deria simplesmente girar em um plano horizontaseda], sendo que neste tipo de movimento o pesofio evitava de descer) causaria pouco ou nenhumem conformidade com isto encontramos que, tao atritado e suspenso ficava livremente em repouso,da borda atritada, mas sem tocala, a alfineteira

que, devido à sua superfıcie aspera e porosa, era aos efluvios eletricos se grudassem nela, a borda [dfestamente puxada para o lado pela alfineteira me se esta [alfineteira] fosse afastada lentamente, b ] l d b

observouos sendo atraıdos por um outro ambar atritadodeles, como na Figura 3.2. Fabri e Boyle, ao contrario, ob

t it d fi t d i t d


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atritado suspenso por um fio ser atraıdo e orientado por umaproximava dele, como na Figura 3.21.

F

F

(a)

(b)

Figura 3.21: (a) O ambar atritado, representado por , quando esta afastado de outros corpos neutros. (b) Quandaproximado do ambar atritado, este se desloca no sentido

Esta e uma descoberta muito importante do ponto de vique ha uma acao e reacao na eletrostatica. Ou seja, esta da forca eletrica age mutuamente entre os corpos interagenteeletrico e caracterizado por uma acao e reacao mutua entrinteragindo. Ou seja, o que temos de fato e uma interacao eatritado e os corpos neutros ao seu redor. O corpo atritae um torque sobre um corpo neutro. E este corpo neutrouma forca contraria e um torque contrario sobre o corpo a

Fabri e Boyle chegaram à conclusao em 1660 e em 1675reacao na eletricidade de forma experimental. Esta foi umassim como as experiencias que realizamos nesta Secao.que nao apenas o ambar atritado atraıa corpos leves para s


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Em atracoes demonstro isso brevemente de acordo coSuponha que um obstaculo e colocado de modo a evde quaisquer dois corpos que se atraem Enta


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de quaisquer dois corpos , , que se atraem. Entados corpos, tal como , e mais atraıdo na direcao d

do que o outro corpo o e na direcao do primeobstaculo sera mais fortemente empurrado pela pressdo que pela pressao do corpo , e, portanto, nao peequilıbrio; mas a pressao mais intensa prevalecera edos dois corpos, juntamente com o obstaculo, moverpara as partes onde se encontra; e em espacos livres,

a frente in infinitum com um movimento continuamo que e absurdo e contrario à primeira Lei. Pois, pelo sistema deve continuar em seu estado de repouso, uniforme em linha reta; e assim concluise que os corpsionar igualmente o obstaculo, e ser igualmente atroutro. Fiz a experiencia com magnetita e ferro. Se eseparadamente em recipientes adequados, flutuam, uoutro, em agua parada, nenhum deles propelira o oserem igualmente atraıdos, sustentarao a pressao ufinalmente repousarao em equilıbrio.

Na Questao 8 de seu livro Optica , Newton descreve arelacionadas com eletricidade:26

Quest ao 8 . Todos os corpos fixos nao emitem luz e bsao aquecidos alem de um certo grau? E essa emissada pelos movimentos vibratorios de suas partes? Epos que abundam em partes terrestres, e especialmesulfureas, nao emitem luz tao frequentemente quansao suficientemente agitadas, seja essa agitacao produpor friccao, percussao, putrefacao ou por qualquer mou outra causa qualquer? [...] Assim tambem um com cerca de 8 ou 10 polegadas de diametro [20 a 25em uma armacao onde se possa giralo rapidamente

ou ambar com um papel e prosseguindose a friaquecer.


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Na Questao 31 ele tambem menciona a eletricidad

as interacoes mutuas à distancia entre os corpos:

27

Quest ao 31. Nao tem as pequenas partıculas doderes, virtudes ou forcas por meio dos quais elas aapenas sobre os raios de luz, refletindoos, refratanos, mas tambem umas sobre as outras, produzindfenomenos da natureza? Pois sabese que os corp

os outros pelas acoes da gravidade, do magnetisme esses exemplos mostram o teor e o curso da nnam improvavel que possa haver mais poderes atPorque a natureza e muito consonante e conformexamino aqui o modo como essas atracoes podeque chamo de atracao podese dar por impulso omeio que desconheco. Uso esta palavra aqui ape

qualquer forca pela qual os corpos tendem um parfor a causa. Pois devemos aprender, pelo examenatureza, quais corpos se atraem e quais sao as da atracao, antes de investigar a causa pela qual As atracoes da gravidade, do magnetismo e da eledistancias bem perceptıveis, e assim tem sido obs

comuns, podendo haver outras que alcancam disnas que escaparam à observacao ate aqui; e talvepossa alcancar essas distancias mınimas mesmpela friccao.

Tambem no Principia ele mencionou as atracoes algumas partes. No Livro III, Proposicao VII, Teorem

Proposicao VII. Teorema VII

Que h a um poder da gravidade pertencente a to

E agora poderıamos acrescentar alguma coisa concernespırito muito sutil que penetra e fica escondido em tgrandes por cuja forca e acao as partıculas dos co


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grandes, por cuja forca e acao as partıculas dos coumas às outras quando se encontram a distancias

unem se estao contıguas; e os corpos eletricos operamaiores, tanto repelindo quanto atraindo os corpusca luz e emitida, refletida, refratada, infletida e aquetoda sensacao e excitada e os membros dos corpos aniao comando da vontade, propagada pelas vibracoes dlongo dos filamentos solidos dos nervos, a partir dos or

externos ate o cerebro e do cerebro aos musculos. coisas que nao podem ser explicadas em poucas palanao dispomos de uma quantidade suficiente de expnecessaria para determinar com precisao e demonstraleis opera este espırito eletrico e elastico.

De tudo isto podese concluir que para Newton a eletrici

fundamental nos principais fenomenos naturais.


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ponta de um fio de seda ou de nailon com uns 10 ou 20 camarrandose a outra ponta do fio em uma das extremidadDependurase a parte central do fio de seda em um suport


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p p pos dois canudos fiquem lado a lado verticalmente, com suas

apontando para baixo. Atritase agora os dois canudos co(por exemplo, com papel). Observase que eles se repelemfor o suporte horizontal, melhor se visualiza o fenomeno.

Uma terceira alternativa e com bexigas de borracha utilide criancas. Enchese duas ou tres destas bexigas e elas safios que se unem na extremidade superior. No estado norm

tadas umas às outras. Atritase todas as bexigas no cabeloradas no mesmo suporte. Observase que agora elas passamafastadas umas das outras.

Em todos estes casos estamos observando a repulsao emesma substancia (duas tiras de plastico, dois canudos oficaram carregados por atrito com materiais do mesmo

foram atritados com papel, por exemplo). Este e um fenohavia aparecido nas experiencias anteriores.

Experiencia 4.2

Com a utilizacao de dois versorios feitos de tiras rıgida

plastico podese observar a orientacao eletrica devida a umpos. Atritase uma das pernas de cada um destes versoo mesmo material, por exemplo, com um guardanapo deversorios de plastico lado a lado, paralelos entre si, com as ptando para o mesmo lado. Eles sao entao liberados em regirar ao redor de seus eixos verticais. Observase que as pe

pelem mutuamente, fazendo com que os versorios de plasticalinhados entre si, com as pernas atritadas ficando o maentre si, Figura 4.2.

O efeito e mais visıvel se os dois versorios estiverem bit t it d t t

F F F


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F F F

F F F

(a) (

Figura 4.2: (a) Repulsao entre as partes atritadas de dcomo vistos de cima, colocados paralelamente lado a lequilıbrio dos dois versorios.

Experiencia 4.3

Uma outra variacao da Experiencia 4.2 e a de atritaversorio. Os versorios sao colocados proximos entre si, para o outro. Ao serem liberados do repouso, eles girate pararem paralelos entre si, Figura 4.3.

F

F

F

F

F

F

FFFF F

4.2 A Experiencia de Guericke da P

tuante


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Experiencia 4.4

Vamos agora fazer uma experiencia analoga a uma obseque teve grande importancia historica. Inicialmente pegamum pedaco bem pequeno de algodao, tipo alguns fiapos. O iescolhida uma quantidade bem pequena que demore um lono ar, da ordem de uns 10 segundos para descer de uma dquando o algodao e solto do repouso. Se ele cair mais lentamPor outro lado, se ele cair muito rapido, nao se consegue rque vamos descrever agora. Logo a quantidade apropriaser escolhida de antemao. Esta experiencia tambem funcisemente da planta dentedeleao, que termina em cerdas conjunto um aspecto de paraquedas.

Em seguida atritase bem um canudo de plastico no c

o canudo esta bem atritado podese utilizar o teste da pana Experiencia 3.6. Depois que o canudo foi bem atritadhorizontal preso por uma das pontas entre o dedao e o indiccom a outra mao o pequeno pedaco de algodao um pouco algodao e atraıdo pelo canudo e fica grudado nele. Se obsero algodao comeca a se esticar, como se quisesse pular para

vezes ele de fato se solta. Quando isto nao acontece, podpetelecos no canudo para soltar o algodao, ou entao sopraDepois que o algodao se soltou do canudo e comecou a caio canudo atritado por baixo do algodao que ele vai compelo canudo. Às vezes isto nao acontece da primeira vez, sealgodao seja atraıdo mais uma ou duas vezes pelo canudo, scom um sopro ou peteleco, antes de passar a ser repelido peletrizado estiver o canudo, mais rapidamente o algodao ppor ele. Daqui por diante vamos supor que o algodao ja essendo repelido pelo canudo atritado embaixo dele, como n

N Fi 4 5 s t s s i i f it


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69/276

Figura 4.6: Otto von Guericke (1602168

tituıda de dois hemisferios de bronze que estavam simplesm

ar era retirado de dentro da esfera com a bomba e dois grude cada lado tinham uma enorme dificuldade para separaoutro lado, ao ser introduzido novamente o ar na esfera, os dfacilmente separados por qualquer pessoa.

Mas o que nos interessa aqui e uma outra experiencia reaSua representacao desta experiencia esta na Figura 4.7.

Caso a pessoa tenha interesse, ela deve pegar uum pequeno frasco do tamanho de uma cabeca com enxofre moıdo em um pilao. Entao, aquecen

D i d f i l d b f [


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o po. Depois de esfriala deve quebrar a esfera [

bola [de enxofre] que sobrou e guardala em um umidade.

[...]Sec ao 2.

Para demonstrar a virtude conservadora presente

se colocar um eixo atraves de seu centro com doisado sobre uma base, . Deve ter uma altura da base [ate a parte inferior do globo] e devem se[do globo] todos os tipos de pedacinhos de folhas,plantas e outras partıculas pequenas. Devemos e[de enxofre] com a mao seca e friccionala ou bat

vezes, etc. Neste momento ela vai atrair para mencionados. Podemos agora perceber visualmda nossa Terra mantem todos os animais e outroperfıcie e os leva consigo em seu movimento diarhoras.

[...]

Sec ao 3.

Podese demonstrar claramente a presenca da virtglobo quando ele e removido da base mencionadagurado na mao [pelo eixo], e friccionado ou batidocrita. Entao ele nao apenas atrai, mas tambem recorpos do tipo daqueles mencionados anteriormen

clima local). Uma vez que [este globo] tenha toele nao os atraira novamente ate que eles tenhamtocado algum outro corpo. Esta virtude pode seem particular em seu efeito sobre penas muito

Para ele a virtude expulsiva da esfera de enxofre era analogdemonstrada algumas vezes pelo planeta Terra. Por este moatualmente que Guericke tenha descoberto ou reconhecido

E t t d G i k id d l


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Esta montagem de Guericke e considerada por alguns a

primeira maquina eletrica da historia. Ou seja, e um equipao qual se consegue produzir a eletrificacao de corpos. Maprovavelmente nao concordaria com isto. A bola de enxofrecomo sendo uma replica em miniatura da Terra. As vardas por ela, tanto atrativas quanto repulsivas, seriam entvirtudes analogas possuıdas pela Terra. Portanto, para Gu

nao seriam algo genuinamente eletrico. Uma analise detaencontrase, por exemplo, nos trabalhos de Roller e Roller

O primeiro instrumento construıdo intencionalmente trificacao de corpos e devido a Hauksbee (nasceu ao redoem 1713), Figura 4.8.5 A manivela era movida manualmdro girava rapidamente, sendo entao atritado colocandoscom ele. Um instrumento como este e chamado de m aquieletrost atica , gerador triboeletrico, ou de gerador eletrico p

pelida por um tubo atritado de flintglass (vidro comptarde veremos que ela teve um papel crucial em uma gFay. O artigo de Gray de 1708 so foi publicado em trabalho de Guericke mas e possıvel que tenha tido co


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trabalho de Guericke, mas e possıvel que tenha tido co

embora nao haja certeza quanto a isto. Hauksbee viu e teve um papel importante para impedir a publicacaopublicou experiencias analogas de penugens flutuando de Gray e de Guericke.

Em seu artigo de 1708 Gray descreve doze experiede vidro que atritava com a mao. Este tubo tinha 2 o

um comprimento de 70 ou 80 cm. Citamos aqui apexperiencias:9

Primeira experiencia. Sendo solta uma penugemate o [tubo de] vidro [atritado] distante mais dcm], algumas das fibras menores respondiam ao enquanto o vidro estava sendo atritado à distan

50 polegadas [1,3 m]. [Uma ilustracao desta expeFiguras 4.9 e 4.10.]

(b)(a)

Figura 4.9: Soltase uma penugem perto de um bastaela cai ao solo.

FFF

FFF

20 cm] distante de uma parede, de uma borda de mde uma cadeira, ou de algo semelhante, ela sera atrcorpo, e dele para o vidro novamente, ocorrendo istvezes seguidas sem cessar; ela voa para um corpo a


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vezes seguidas sem cessar; ela voa para um corpo a

maior mas entao nao retorna tao frequentemente. [Udesta experiencia aparece na Figura 4.11.]

(b)

C

FFF

(a)

FFF

FFF

(d)

F

FF

(e)

F

FF

C

CC

C

C

Figura 4.11: Experiencia de Gray mostrando uma penugemvidro atritado e uma parede.

Terceira experiencia. Quando a pena esta sobre o vidsuas fibras estao estendidas em direcao a ele, com a

divergindo dele em dois cones, [a parte das fibras] mvidro e muito mais obtusa do que a outra [parte]; se, estiver nesta posicao, voce apertar suas fibras entre sdedo [afastando a um pouco do vidro] elas voltarao

segunda experiencia. Desta forma algumas vezesao redor da sala à distancia de 5 ou 6 polegasem tocala e pude movela para cima e para inclinada ou horizontalmente em uma linha [reta


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inclinada ou horizontalmente, em uma linha [reta

acordo com o movimento do vidro [atritado]. Eestava flutuando no ar, eu atritasse o vidro, a pendele, contudo, responderia ao movimento da mmovimento vibratorio que nao pode ser explicaddo ar.

4.3 Du Fay Reconhece a Repulsa

um Fenomeno Real

As experiencias que descrevemos nestas Secoes trazem aimportante. Ate o momento so havıamos observado

atracao entre um corpo atritado e varias substanciaobservando que existe tambem uma repuls ao eletrica.

Embora algumas vezes a repulsao eletrica tivesse da historia, ela era em geral interpretada como um eo fenomeno observado era interpretado apenas comoCitamos aqui algumas interpretacoes alternativas: (a

ditavam que a aparente repulsao fosse de fato devidafastasse os corpos leves do ambar atritado. (b) Ou eera interpretada como sendo de fato uma atracao cavizinhos. Ou seja, de acordo com esta interpretacao, nque tivesse passado a repelir o corpo leve, mas o corpoatraıdo por outros corpos vizinhos que tivessem ficadmaneira. Consequentemente, o corpo leve se afastaria

que o ambar atritado estaria atraindo este corpo leveos corpos vizinhos. (c) Uma outra interpretacao que àsrepulsao era que o corpo era inicialmente atraıdo pelosendo entao refletido de volta para longe dele Ou seja


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Figura 4.12: Du Fay (16981739).

repulsao que observou era um fenomeno genuinamente eletritalico sao nossas. E interessante observar que o proprio Du considerava a repulsao observada como sendo um fenomenode opiniao devido às evidencias experimentais.

Sobre a Atrac ao e Repuls ao dos Corpos Ele

Ate hoje sempre consideramos a virtude eletrica desobre esta palavra entendese nao apenas a virtudeeletricos possuem de atrair [corpos leves colocados peuma penugem ou uma pequena folha de ouro], mas tamde repelir os corpos que eles atraıram. Esta repulsaconstante, e ela esta sujeita a variedades que me fiza examinasse com cuidado, e creio ter descoberto almuito simples que ainda nao haviam sido suspeita

tid t d t i d d d i

Uma experiencia que o Sr. de Reaumur [Renede Reaumur, (16831757)] me indicou, se oposela consiste em colocar na borda de uma carta ude polvora sobre a escrita, aproximase deste m


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p , p

cera da Espanha eletrizada, e vemos muito clarpulsa para alem da carta as partıculas de polvorsuspeitar que elas sejam atraıdas por algum corp

Um outra experiencia tao simples, e ainda maisde me provar que minha conjectura era falsa . Se couro sobre um cristal, ao aproximarmos o tubo [d

por baixo [do cristal], as folhas de ouro sao exsem recair sobre o cristal, e certamente nao podmovimento pela atracao de algum corpo vizinhocorre atraves da gaze colorida e dos outros corpoos escoamentos eletricos, de forma que nao podemexista uma repulsao real na acao dos corpos elet

4.4 O Pendulo Eletrico

Para observar alguns outros fenomenos eletricos impoprecisamos de alguns instrumentos especıficos. Vamosdulo eletrico, tambem chamado de pendulo eletrost ati

ples e amarrando um fio de seda em um suporte horiplastico. O mais facil e comprar um rolo de seda em lo jTambem e possıvel utilizar um fio fino de nailon (poliade poliester. E importante que este fio n ao seja de lindeve ser uma linha de costura, nem barbante). A ponta um pedacinho de papel de caderno ou de papel de alser um cırculo com 1 ou 2 cm de diametro, um quadPor hora a forma do papel nao e tao relevante, mas semaxima nao deve passar de 2 cm. O papel nao deve serutilizar fita adesiva para prendelo. A fita adesiva pode

b d l f d i i O

fio de seda


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disco de papel

Figura 4.13: Maneira mais simples de fazer um pen

da mesma espessura que o canudo.Outra alternativa muito pratica e utilizar um copinho

Inicialmente fazse um pequeno furo no fundo e atravessaum colchete por ele. Colocase o copo com a boca para cimmassa mole de gesso com agua, ou de cimento branco comEsperase secar nesta posicao e esta pronto o suporte. Ela boca do copo para baixo e o colchete ou prego para cimultimo modelo e bem estavel e duravel. Este suporte sera

outros instrumentos eletricos. E util que sejam feitos vade uma unica vez. Algumas experiencias podem chegarsimultaneamente.

Figura 4.14: Suporte para o pendulo eletrico feito de copine gesso.

Em seguida colocase um canudo dobravel no suporte ta

fio de seda


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disco de p

Figura 4.15: Pendulo eletrico com su

Experiencia 4.5

Montase um pendulo eletrico com um disco de pae deixase ele em repouso suspenso na vertical. Pegaregua, ...) que esteja eletricamente neutro, isto e, que papel espalhados sobre a mesa, ver a Experiencia 2.1, este plastico lentamente do pendulo e nada acontece. Iparado na vertical.

Atritase agora um outro plastico com um guardatecido ou no cabelo. Ele e aproximado lentamente do p

disco de papel do pendulo comeca a se deslocar no sentplastico. Por hora nao se deve deixar o pendulo tocarque o fio de seda do pendulo fica inclinado em relacao papel aproximandose da parte atritada do canudo atr

F

FF

F

O terceiro criterio e o de nao atrair um pendulo eletrico. Jae aquele que atrai corpos leves, orienta versorios metalicopendulos eletricos.

Experiencia 4 6


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Experiencia 4.6

Podese fazer com que o pendulo acompanhe o movimetado ao se aproximar e afastar lentamente o plastico atritanao deixando que se toquem, Figura 4.17. Isto e, quando odo pendulo, o disco deslocase para o plastico. Ao afastar volta à vertical. E assim sucessivamente.

F

FF

F

F

F

FF

F

F

(a) (b)

Figura 4.17: Pendulo eletrico acompanhando o movimentotado. (a) Ao aproximar o canudo atritado, o disco de papel do canudo. (b) Ao afastar o canudo, o pendulo volta à ver

Experiencia 4.7

Repetese a Experiencia 4.5. Mas agora se aproximl d d d d d l


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C


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Figura 4.19: O pendulo eletrico que estava sendo repelido tado depois de tocar nele, e agora atraıdo por um espeto d

Como foi visto na Secao 3.5, isto indica que o pendulogado eletricamente na Experiencia 4.7. Quando um plasticcarregado eletricamente ao ser friccionado, estavamos repletra . Agora estamos observando que um disco de p

alumınio fica carregado simplesmente pelo contato com uVamos representar este processo de carregamento eletrico o significado da letra que aparece no centro do disco de pae 4.18.

Definicoes: Dizse que na Experiencia 4.7 o papel de adquiriu uma carga eletrica devido ao toque ou contato cocarregado, ou que ficou carregado por contato, eletrizado p

ficado por contato. Isto e, que ele passou a ficar carregatocar no corpo plastico atritado, que ja estava carregado ao atrito. O processo e chamado de carga por contato, trapor contato, eletrizac ao por contato ou eletrificac ao por co

Em vez das palavras contato ou toque , às vezes sao umais genericas como eletrificacao pela comunicac ao ou p

cargas. O motivo para isto e que nem sempre e necessario o canudo atritado e o pequeno disco do pendulo para qa adquirir uma carga eletrica. Quando o plastico atritadestao muito proximos, algumas vezes ocorre uma descarga


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inicialmente eletrizado e que foi descarregado pelo tonovamente excitado pelo tubo [de vidro que era atrito].


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Em 1733 Du Fay ja utilizava este procedimento de detematica.15 Ele carregava por atrito um tubo de vidro e depara eletrizar uma bola de madeira. Citamos aqui um trec

Alem disso tinha o cuidado de tocar a bola [eletrizaapos cada experiencia que havıamos feito com o tubcada eletrizacao da bola utilizando o tubo de vidro

carregado por atrito], a fim de lhe retirar [da bola] [eletrica, ou seja, capacidade de atrair corpos leves cda bola] que ela pudesse ter conservado pela aproximcom efeito, isto a roubava de toda sua eletricidademencionou o Sr. Gray; [...]

Experiencia 4.10

Estas ultimas experiencias podem ser feitas de modo tematico. Inicialmente se aproxima lentamente o dedo do um pendulo eletrico descarregado. O pendulo nao se mexum canudo por atrito e o canudo e aproximado do pendulo. e atraıdo pelo canudo, toca nele e passa a ser repelido pe

Figura 4.18. Afastamos o canudo atritado e o pendulo voltNeste momento aproximamos lentamente o dedo do pen

se toquem. Observase que o papel de alumınio e atraıdo sua direcao e ficando apontando para o dedo.

Se deixarmos que o papel de alumınio toque no dedo, diatamente à posicao vertical. Se agora aproximarmos le

papel de alumınio, o pendulo nao se mexe, nao sendo maO pendulo voltou entao à sua situacao inicial.

Podese entao aproximar novamente o canudo carregtodos os fenomenos anteriores se repetem.

que foi fixada a um suporte tal que ela [a varetpe sobre a mesa. Foi aproximado [deste instrumepapel pardo que havia se tornado fortemente elmencionado acima [isto e, o papel foi inicialme


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ao fogo e depois atritado ao ser puxado entre ospapel atritado] foi mantido proximo da pena, edirecao ao papel, e transporteia com o mesmo ficou quase perpendicular à vareta. Entao, levaate que o papel fosse levado para [cima] alem da ficou de pe no ar, como se fosse um pedaco [rıga pena estivesse aproximadamente uma polegadado papel.

Ilustramos esta experiencia na Figura 4.21.

(a) (b)

fio de seda

madeira

F F F

Figura 4.21: O pendulo eletrico de

4.7 O Versorio de Du Fay

Uma outra maneira interessante de se observar a repu

na outra ponta do versorio. A segunda e a de cortar umponta do versorio onde vai ser envolvido o papel de alumınesta ponta com o papel de alumınio. O importante e qufique equilibrado na horizontal tendo em uma das pontas


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Figura 4.22.

plástico

Figura 4.22: O versorio de Du Fay e feito de plastico comde alumınio em uma das pontas.

Para se realizar as experiencias com o versorio de Du Faygarantir que ele esteja neutro. Esta e a parte mais difıcil, p

se refere ao plastico. Para isto encostase de leve o dedo npara descarregalo. Em seguida colocase o dedo perto versorio de plastico, sem tocalo. Caso o versorio continueorientar em relacao ao dedo, dizse que ele esta neutro. Cascarregado. Às vezes a propria manipulacao do versorio duou durante a colocacao do papel de alumınio em sua ponta jcom a mao. Devese entao esperar algum tempo para queentao passar de leve um guardanapo de papel umedecido cosobre o versorio, aguardando depois que seque. Em seguidase o plastico esta descarregado aproximando o dedo do v

l d l d d V

(a) F F F F F


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(b) F F F F F

Figura 4.23: Papel de alumınio de um versorio de Du Fplastico atritado que se aproxima dele.

Repetese a Experiencia 4.11 mas agora aproximandda ponta do versorio de Du Fay que tem o papel de aa ponta de papel de alumınio e atraıda pelo canudo, opor ele, passando a apontar no sentido oposto ao caa repulsao ocorreu algo crucial, que foi o toque entre

canudo atritado. Ao movimentarmos o canudo depoobservase que o papel de alumınio sempre foge dele,possıvel do canudo, Figura 4.24.

(a)

(b) C

C

(c).

F F F F F

F F F F F


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4.8 O Mecanismo ACR

E a Du Fay em 1733 que se deve o reconhecimento do matracao, contato e repulsao descrito na Experiencia 4.10

l id d ACR t i l d t 19


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regularidade ACR a esta regra simples de atracao, come repulsao (isto e, Atrai, Comunica e Repele).19 Estefoi considerado por Du Fay como uma grande descobeque a partir deste princıpio e possıvel compreender umfenomenos eletricos.

Citamos aqui algumas palavras de Du Fay descre ja havia feito algumas pesquisas anteriores e observou

levante que distingue os corpos. Quando atritamos umde corpos leves, observase que alguns corpos leves saopelo corpo atritado do que outros corpos leves (supopeso). Du Fay observou que os corpos leves que sao sao exatamente os corpos que adquirem uma menor cartados. Um exemplo disto foi visto nas Secoes 2.4 e 2.7

e de seda, por exemplo, sao bem menos atraıdos peloos pedacos de metal ou de papel. Por outro lado, e fplastico e a seda, mas muito difıcil eletrizar por atrito

De acordo com a nomenclatura da epoca, um corpose tinha a propriedade de atrair corpos leves ao ser atrera considerado melhor ou pior dependendo se atraıa coou menor os corpos leves (apos o corpo eletrico ter sidàs palavras de Du Fay:20

Enfim, tendo refletido sobre o fato de que os cnos eletricos por eles mesmos eram mais vivamecorpos eletrizados] do que os outros [cor

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ASSIS, A. K. - Eletricidade