Romaneio Atps Fisica III

ATIVIDADES PRTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Produo

4 Srie Fsica III A Atividade Prtica Supervisionada (ATPS) um procedimento metodolgico de

ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de etapas, acompanhadas pelo

professor, e que tem por objetivos:

Favorecer a autoaprendizagem do aluno.

Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo seu aprendizado.

Promover o estudo, a convivncia e o trabalho em grupo.

Auxiliar no desenvolvimento das competncias requeridas para o exerccio

profissional.

Promover a aplicao da teoria na soluo de situaes que simulam a

realidade.

Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem

Para atingir estes objetivos, a ATPS prope um desafio e indica os passos a serem

percorridos ao longo do semestre para a sua soluo.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Neilo Marcos Trindade

AESA

.

Engenharia Produo 4 Srie Fsica III


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COMPETNCIAS E HABILIDADES

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

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

Participao

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

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

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

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

exploses na indstria alimentcia em anos recentes. As estatsticas mostram que mais de 30% das exploses, envolvendo ps ocorreram na indstria alimentcia e de rao animal. Alm de danos fsicos e fatalidades, essas exploses acabam por causar interrupo de negcios e perdas financeiras. Dependendo da severidade do incidente, o tempo de parada e as perdas de produo podem se estender de semanas at meses. Pagamento de indenizaes, tempo necessrio para conduzir uma investigao, fazer mudanas na planta existente e reprojetar, adquirir e comissionar novas instalaes acaba sendo o resultado de lies aprendidas tardiamente. Em alguns casos a planta poder estar totalmente condenada. Fonte: Exploses. Disponvel em:. Acesso em 10 abril 2012.

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

abril 2012.



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

O mistrio do chocolate em p. Exploses provocadas por descargas eltricas (centelhas) constituem um srio perigo nas indstrias com ps muito finos. Uma dessas exploses aconteceu em uma fabrica de biscoitos na dcada de 1970. Os operrios costumavam esvaziar os sacos de chocolate em p que chegavam fabrica em uma bandeja, na qual o material era transportado atravs de canos de plstico at o silo onde era armazenado. No meio desse percurso duas condies para que uma exploso ocorresse foram satisfeitas: (1 condio) o mdulo do campo eltrico ultrapassou 3,0 x 106 N/C, produzindo uma ruptura dieltrica do ar; (2 condio) a energia da centelha resultante ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p explodisse.

Como parte tambm da investigao da exploso ocorrida na fbrica de biscoitos, o potencial eltrico dos operrios foi medido enquanto esvaziavam sacos de chocolate em p em uma bandeja, produzindo uma nuvem de p de chocolate. Fonte: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fsica II. 1a ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Tcnicos e Cientficos, 2009.

Objetivo do desafio

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

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

ETAPA 1 (tempo para realizao: 05 horas)

Aula-tema: Campo Eltrico. Lei de Gauss.

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

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



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PASSOS

Passo 1 (Aluno)

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

Sites sugeridos para pesquisa

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

Exploses. Disponvel em: < https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwNkVMM0NNeTlmOHc/edit >. Acesso em: 20 abr. 2012.

Atmosferas explosivas de ps: Todo cuidado pouco. Disponvel em: < https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit >. Acesso em: 20 abr. 2012.

Passo 2 (Equipe)

Supor que o p (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um cano cilndrico de plstico de raio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao p estejam

distribudas uniformemente com uma densidade volumtrica . O campo eltrico E aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Passo 3 (Equipe)

Escrever uma expresso, utilizando a Lei de Gauss, para o mdulo do campo eltrico no interior do cano em funo da distncia r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui quando r aumenta? Justificar. Determinar o valor mximo de E e a que distncia do eixo do

cano esse campo mximo ocorre para = 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor tpico).

Passo 4 (Equipe)

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


Aula-tema: Potencial Eltrico. Capacitncia.

Essa atividade importante para compreender a definio de potencial eltrico e conseguir calcular esse potencial a partir do campo eltrico. Essa etapa tambm importante para estudar a energia armazenada num capacitor, considerando situaes cotidianas.




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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

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

Passo 2 (Equipe)

Calcular a diferena de potencial eltrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma

densidade volumtrica de cargas tpica, = 1,1 x 10-3 C/m3.

Passo 3 (Equipe)

Determinar a energia armazenada num operrio, considerando que o homem pode ser

modelado por uma capacitncia efetiva de 200 pF e cada operrio possui um potencial

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

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma exploso, considerando a segunda condio, ou seja, a

energia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p

explodisse?


Aula-tema: Corrente e Resistncia. Circuitos.

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


PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Determinar a expresso para a corrente i (o fluxo das cargas eltricas associadas ao p) em uma seo reta do cano. Calcular o valor de i para as condies da fbrica: raio do cano R = 5,0 cm., velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas = 1,1 x 10-3 C/m3



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Passo 2 (Equipe)

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

Passo 3 (Equipe)

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

Passo 4 (Equipe)

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


Aula-tema: Campos Magnticos.

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


PASSOS

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar sobre o campo magntico terrestre, como ele produzido e como esse campo varia de acordo com a localidade. Pesquisar tambm qual o valor do campo magntico na sua regio.

Sites sugeridos para pesquisa

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

Passo 2 (Equipe)

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



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Passo 3 (Equipe)

Analisar as condies que foram discutidas nesse desafio para que ocorresse a exploso na fbrica e sugerir as medidas de segurana que deveriam ter sido adotadas para que no tivesse ocorrido.

Passo 4 (Equipe)

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

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

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

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

nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; ttulo da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentao ou publicao.

Para consulta completa das normas ABNT, acesse a Normalizao de Trabalhos Acadmicos Anhanguera. Disponvel em: . Acesso em: 23 maio 2014.

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