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FACULDADE ANHANGUERA

ENGENHARIA – 3º ANO B

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

FÍSICA

RIBEIRÃO PRETO – SP

ABRIL 2011

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SEGUNDO DESAFIO

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas nesse desafio, você terá desenvolvido as competências e

habilidades descritas a seguir:

• Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à

engenharia;

• Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica;

• Avaliar o impacto das atividades da engenharia no contexto social e ambiental;

• Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

O desafio será dimensionar um circuito elétrico residencial submetido a uma diferença de

potencial de 110 V. A equipe irá entender, projetar e dimensionar a distribuição da potência e

da energia elétrica da rede de distribuição até a casa do consumidor.

Esse desafio é importante para que os alunos compreendam a importância dos conceitos

físicos envolvidos no curso e apresentem um projeto simplificado de instalação residencial

ressaltando sempre a segurança, funcionalidade, capacidade de reserva e flexibilidade.

ETAPA – 4

Aula-tema: Potencial Elétrico

Esta atividade é importante para que você fixe o conceito de potencial elétrico, que é uma

função escalar da posição e assim, descrever alguns fenômenos eletrostáticos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 - Determine a diferença de potencial entre a cabeça e os pés de uma pessoa de 1,70m,

sabendo que o campo elétrico médio em torno do planeta terra é de 100 V/m.

Resposta: J/C 5,29x1011

3

V/m 100 q

1,70md

8,99x10K 9

=

=

=

J/C 5,29x10 V

1,7

100 . 8,99x10V

d

q .K V

q

UV

11

9

=

=

=

=

Passo 2 - Um próton é liberado de repouso em um campo elétrico uniforme de 9,0 x 104 V/m

dirigido ao longo do eixo x positivo e orientado da placa positiva para a negativa. Considere

que o deslocamento foi de 0,3 m na direção do campo elétrico.

Calcule a variação no potencial elétrico no deslocamento de 0,3 m.

Resposta: Como estamos trabalhando no eixo x e o movimento do próton é do positivo para o

negativo o angulo é 0°. Portanto temos o resultado de J )(4,32x10- U -15=∆ .

J )(4,32x10- U

1 . 0,3 . 1,6x10 . (9,0x10 - U

0 cos . d . q . E - U

θ cos . d . q . E - U

d . F - U

W- U

15-

19-4

=∆

=∆

=∆

=∆

=∆

=∆

ETAPA - 5

Aula-tema: Capacitância

Esta atividade é importante para que você compreenda a importância do capacitor, cuja

função é de armazenar energia elétrica.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

4

PASSOS

Passo 1 - Leia no capítulo 5 do livro-texto na seção 5-5, o tema energia armazenada em um

campo elétrico.

O Desfibrilador

Resposta:

O fato de um capacitor ser capaz de armazenar energia potencial é aproveitando no

desfibrilador, um aparelho usado pelas equipes médicas de emergência para combater a

fibrilação nas vítimas de ataques cardíacos. No modelo potátil, uma bateria é usada para

carregar um capacitor com uma diferença de potencial elevada, armazenando uma grande

quantidade de energia em menos de um minuto. A bateria produz uma diferença de potencial

relativamente pequena, mas um circuito eletrônico usa repentinamente esta diferença de

potencial para aumentar a diferença de potencial entre as placas do capacitor. Durante o

processo, a potência, ou taxa de transferência de energia, também é relativamente pequena.

Passo 2 - Determine a energia armazenada no capacitor de um desfibrilador, cuja capacidade

é de 50µF e submetido a uma diferença de potencial de 7500 V .

Resposta: J 1406,25 U =

J 1406,25 U

2

2812,5 U

(7500) . )(50x10 . 2

1 U

U. C . 2

1 U

26-

2

=

=

=

=

5

Passo 3 - Calcule a capacitância para um capacitor de placas planas quadradas e paralelas,

separadas de 2,0 mm com 5,0 cm de lado onde o meio entre elas é o vácuo.

Resposta: C1,10625x10 C -9= .

C1,10625x10 C

0,02

4,425x10 C

0,02

0,5 . 8,5x10 C

d

A . E C

9-

12-

12-

0

=

=

=

=

ETAPA - 6

Aula-tema: Corrente e resistência

Esta atividade é importante para que você compreenda as propriedades de resistência elétrica,

diferença de potencial e campo elétrico estudadas nas etapas anteriores e agora aplicadas a um

fio onde você irá aplicar as leis de ohm.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

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PASSOS

Passo 1 - Um fio de cobre possui seção reta com área 2-7 m 10 x 6,4 A = e diâmetro igual a 1,0

mm, quando submetido a uma diferença de potencial acaba conduzindo uma corrente de

intensidade 1,5 A. (Consulte numa tabela a resistividade do cobre). Calcule o módulo do

campo elétrico no fio.

Resposta: 2-8 A/m2,34375x10 J = , N/C4,0x10 E -16≅ .

Densidade da corrente:

28-

7-

A/m2,34375x10 J

6,4x10

1,5 J

A

i J

=

=

=

Resistência a partir da resistividade:

N/C4,0x10 E

N/C103,9609375x E

2,34375x10 . 1,69x10 E

J . ρ E

J

E ρ

16-

16-

8-8-

≅

=

=

=

=

Passo 2 - Calcule a diferença de potencial entre dois pontos do fio considerando uma

distância entre os pontos de 40 cm.

Resposta: Ω= 1,05625x10 R -2 , V 01,584375x1 V -2= .

Ω=

=

=

=

1,05625x10 R

6,4x10

6,76x10 . R

6,4x10

0,4 . 1,69x10 R

A

L . f R

2-

7-

9-

7-

8-

V 01,584375x1 V

1,5 . 1,05625x10 V

i . R V

2-

2-

=

=

=

Passo 3 - Determine a resistência do fio admitindo que seu comprimento total seja de 32m.

Resposta: Ω= 0,845x10 R -2

Ω=

=

=

=

0,845x10 R

6,4x10

5,408x10 . R

6,4x10

0,32 . 1,67x10 R

A

L . f R

2-

7-

9-

7-

8-