RELÂMPAGOS

Estevão Antunes Júnior219008

Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)Instituto de FísicaFIS01138 - Física Aplicada I

ARISTÓTELES (Século III a.C.)

• Ruído: colisão entre as nuvens

• Relâmpago: incêndio exalado pelas nuvens

FRANKLIN (Século XVIII)

• Natureza elétrica do relâmpago

• Experimento da Pipa gerando uma descarga elétrica (1752)

Figura 1: Imagem de Aristóteles.

Figura 2: Imagem de Franklin.

CAMPO ELÉTRICO

• Todo corpo carregado eletricamente gera um campo elétrico proporcional à sua carga

• Quando há a interação entre dois corpos de cargas diferentes afastadas por uma distância d, entre eles há um campo elétrico que aponta do positivo para o negativo

Figura 3: Representação do campo elétrico

RIGIDEZ DIELÉTRICA

• Força que liga os elétrons ao núcleo do átomo

• Materiais isolantes tornam-se condutores devido à intensos campos elétricos proporcionando descargas elétricas

• O maior valor de campo elétrico aplcado a um corpo isolante sem que ele se torne um condutor é chamado de Rigidez Dielétrica

• Exemplos de rigidezes dielétricas:• Ar: 30 kV/cm• Mica: 600 kV/cm• Vidro: de 75 a 300 kV/cm

CARREGAMENTO DAS NÚVENS

• O ar quente sobe na nuvem por ser menos denso

• A temperatura é muito menor nas camadas superiores (-30ºC)

• O vapor de água carregado junto ao ar quente vira granizo e cai

• Na queda, este granizo se choca com as demais partículas e carrega negativamente, enquanto as demais partículas carregam positivamente.

•As cargas negativas se encontram na parte inferior e as cargas positivas na parte superior, gerando uma polarização da nuvem

• Isso ocasiona a polarização do solo por indução e gera um campo elétrico na região entre a nuvem e o solo

CARREGAMENTO DAS NÚVENS

Figura 4: Representação do carregamento das nuvens e a indução elétrica do solo.

DESCARGA ELÉTRICA

• Quando o campo elétrico gerado nesta situação é tão grande a ponto de romper a rigidez dielétrica, o ar se torna condutor proporcionando a descarga elétrica

RELÂMPAGO

De 20 a 90 kA

Figura 5: Representação da descarga elétrica das nuvens para o solo.

TIPOS DE RELÂMPAGOS

• Da nuvem para o solo

• Da nuvem para a atmosfera

• De nuvem para nuvem (e intra-nuvem)

• Do solo para a nuvem

Figura 6: Representação dos tipos de relâmpagos.

TIPOS DE RELÂMPAGOS

Figura 7: Relâmpagos no sentido nuvem-solo.

TIPOS DE RELÂMPAGOS

Figura 8: Relâmpagos no sentido nuvem-atmosfera.

TIPOS DE RELÂMPAGOS

Figura 9: Relâmpagos no sentido solo-nuvem.

RAIOS POSITIVOS E NEGATIVOS

• Diferenciam-se devido à região da nuvem se onde sai o raio

• Se for da parte superior – Positiva

• Se for da parte inferior – Negativa

Brasil é o lugar do mundo onde mais cai

raios. Uma peculiaridade é que grande parte destes

raios são positivos, são mais nocivos.

MEDIDA DE SEGURANÇA: PARA-RAIOS

• É colocado no topo de onde se quer proteger

• Está ligado ao terra

• Tem a função de ser eletrizado por indução pela nuvem e receber a descarga elétrica mandando ela diretamente ao solo.

• Raio de Proteção: R = 2,5 H

Figura 10: Representação do para-raios.

CURIOSIDADE

• Por que enxergamos o relâmpago antes de ouvir a trovoada?

A velocidade da luz é muito maior que a velocidade do som.

Vluz é aproximadamente 880 mil vezes maior que Vsom

Exemplo: se o raio cai a uma distância de 1 km de onde você está, a luz demora 0,000003 segundos e o som demora 2,9 segundos para chegar em você.

RESUMINDO

Vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=UZPBcSreva4.

REFERÊNCIAS

• Rigidezes dielétricas de alguns materiais. Disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Rigidez_diel%C3%A9trica. Acesso em 16/03/2014.

• Brasil: o país dos 100 milhões de raios. Disponível em: http://super.abril.com.br/cotidiano/brasil-pais-100-milhoes-raios-441018.shtml. Acesso em 22/03/2014.

• Origem histórica dos Relâmpagos. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A2mpago. Acesso em 19/03/2014.

• SANTOS, E.S.. A Física dos Relâmpagos e dos Raios. Brasilia. 2007.

• Funcionamento dos Para-raios. Disponível em http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago/. Acesso em 22/03/2014.

REFERÊNCIAS DAS IMAGENS

• Figura da capa A: Disponível em: http://colorir.estaticos.net/desenhos/color/201101/a2247e14f75d76e07158b758722ea0ba.png. Acesso em 19/03/2014.

• Figura da capa B: Disponível em: http://rlv.zcache.com.br/nuvem_preta_dos_desenhos_animados_com_relampago_cartao_postal-ra7580163f062459a98249b4070c9b046_vgbaq_8byvr_512.jpg. Acesso em 19/03/2014.

• Figura 1: Disponível em: http://www.brasilescola.com/upload/conteudo/images/65f871b027e7d99421814e262b5a30d6.jpg. Acesso em 19/03/2014.

• Figura 2: Disponível em: http://www.culturamix.com/cultura/curiosidades/como-benjamin-franklin-descobriu-a-eletricidade. Acesso em 19/03/2014.

REFERÊNCIAS DAS IMAGENS

• Figura 3: Disponível em: http://upload.wikimedia.org/wikibooks/pt/0/0e/Linhas_2.png. Acesso em 19/03/2014.

• Figura 5: Disponível em: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/lightning.html. Acesso em 19/03/2014.

• Figura 6: Disponível em: http://1.bp.blogspot.com/-rf9owey2KdE/Tz65Jq47nsI/AAAAAAAAASU/tFEp7X8WejM/s640/Sem+t%C3%ADtulo.png. Acesso em 19/03/2014.

• Figuras 7, 8 e 9: Disponíveis em: http://www.ucb.br/sites/100/118/TCC/1%C2%BA2007/AFISICADOSRELAMPAGOSEDOSRAIOS.pdf. Acesso em 19/03/2014.

• Figura 10: Disponível em: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/carga/raio_relampago/. Acesso em 22/03/2014.