Clique no link da Rádio PiemonteFM. Ultrapassamos a marca de 2 milhões e MEIO de acessos. Obrigado pela divulgação de nosso portal de notícia. Contato por email rafael@df.ufcg.edu.br. Agradecemos a todos pela participação, tendo como o único editor o professor Rafael Rodrigues da UFCG, Cuité-PB. Programa informativo GEMAG, aos domingos, 12:30h às 14h, na rádio PiemonteFM, transmitido por este blog. .
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Aula 01-Instrumentação II-2023.1-Carga Elétrica, Lei de Coulomb e Campo Elétrico. Professor Rafael Rodrigues, nesta quinta, 27
Pêndulo eletrostático do estudante Daniel Vasconcelos do curso de Licenciatura em Física, da UFCG, campus Cuité-PB, apresntado na disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza suas Tecnologias II, período atrasado 2022.2, ministrada pelo professsor Rafael Rodrigues.
Vídeos com 1.128 visiualizaçoões, ate hoje, 27-7-23.
A Lei de Coulomb vale somente para partícula. Considere duas partículas separadas por uma distância d e cargas elétricas Q_1 e Q_2. Verifica-se experimentalmente o seguinte:
(i) A força elétrica é proporcional ao produto das cargas elétricas
(ii) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação.
Portanto, o módulo da força elétrica torna-se:
Questões de eletrostática.
1) considere duas partículas no vácuo nas extremidades de uma haste na vertical, de comprimento 4cm, tendo um elétron na extremidade inferior e dois prótons na extremidade superior, sendo (e) a carga elementar no SI. Determine a força elétrica sobre o elétron.
Solução
q=-e=-1,6x10-19C.
Q=2e=3,2x10-19C.
Como a carga elementar no SI,
e=1,6x10-19C.
( Aqui C é a unidade de carga elétrica é em homenagem ao cientista Coulomb).
d=4cm=0,04m= 4x10-2 m ⇒ d2= 16x10-4m2
A constante eletrostática no vácuo,
k0=1/( 4𝛑∈0)=9x109(Nm2)/C2
Com
∈0=1/( 4𝛑k0)
sendo a constante de permissividade elétrica no vácuo.
Lei de Coulomb, para duas part;icupas com cargas Q e q.
⇒ F = k0.IQI.IqI/d2
Como todos os dados estão no SI, badsta substituir os valores numéricos de cada um na equação a força elétrica, ou seja,
⇒ F = 9x109 x 3,2x10-19 x1,6x10-19/16x10-4
⇒ F = 9x 3,2x109-19-19+41,6/16
Note que,
1,6/16=16x10-1/16=10-1
Portanto, obtemos a seguinte intensidade da força elétrica:
⇒ F = 9x 3,2x109-19-19+4-1
⇒ F = 3x10-25 N
2) Considere que três pontos materiais estão eletrizados com a seguinte distribuição de particulas, no vácuo, com cargas positivas:
Q_a = 3e, Q_b = 6e, Q_c = 2e.
Sendo o vácuo o meio considerado (K_0 = 9x10⁹ Nm²/C²), calcule a resultante da força atuante sobre a partícula b, tendo a seguinte distribuição de particulas com cargas elétricas, em uma linha horizontal.
A partícula "a" está na origem, "b" está a 3cm de "a", "c" está a 2cm de "b".
Solução
Como todos os dados não estão no SI, o primeiro passo será transformar as distância de centímetro para metro.
d_a=0, d_b=3cm=0,03m. d_c=3cm+2cm= 5cm=0,05m.
Complete a resposta.
A Lista 01 de exercícios segue em PDF.
O cientista Maxwell, mostrou, em 1685, que o campo elétrico faz parte da onda eletromagnética(unificação do campo elétrico e campo magnético) se propagando no espaço com uma velocidade muito alta, a saber, no vácuo: c=300.000km/s, ambos campos vibrando em direções perpendiculares a direção de propagação.
Essa velocidade da luz no vácuo, v=c, no SI e na notação cienvátífica, lembrando-se que 1km=1000m, torna-se:
c=300.000km/s=c=300.000.000m/s= 3x108m/s. Ela é a mesma para qualquer observador, a constância da velocidade da Luz no vácuo é o princípio um dos dois princípio da relatividade especial de einstein.
No caso de objeto com peqenas velocidades(v<<c) é válida o princípio da relatividade de Galileu: a velocidade de dois carros se movimentando com ve;ociadades v e Vem sentido opostos, a velociadade relativa(VR) é a soma(VR=v+V) e no caso do deslocamento no mesmo sentido, a velociadade relativa é a subtração(VR=v-V).
Em 1905, Einstein mostrou que a Luz é composta de partículas(pacote de energia com massa nula), quando ela interagem com a matéria. Isso aconteceu, quando ele estava trabalhando em um escritório de patente, estudando sozinho nas horas vagas, para explicar o efeito fotoelétrico teve que assumir que a luz se comporta como partícula.
Com a comprovação deste fenômeno ocorre o o que chamamos de dualidade da Luz, ou seja, quando a luz se propaga ela se comporta como uma onda eletromagnética, sofreno interferência e difração. Quando a luz interage com a matéria ela se comporta como partícula, o que está de acordo com o modelo corpuslar da luz proposto por Newton, em 1627.
Em 1924, o conceito de dualidade da luz foi extendio para as partículas. O francês Louis De Broglie propôs em sua tese de doutorado que o elétron poderia ter um comprimento de onda, exibindo as propriedades de difração e interferência.
Em 1926, o austríaco Schrödinger propôs uma equação de onda para as partículas, cuja solução é uma função de onda, que carrega toda informação sobre a particula e fonece a quantização da energia.
Como elaborar um Projeto científico?
Como orientação para os estudantes das disciplinas que exigem um relatório técnico científico, o professor Rafael Rodrigues decidiu escrever uma síntese da estrutura de um projeto. Na disciplina de instrumentação em ciência da Natureza e suas tecnologias II do curso de licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, é solicitado ao estudante elaborar um projeto do kit. Após a execução do experimento com materiais alternativos é feito um relatório.
UFCG-CES-UAFM
Disciplina de Instrumentação em Ciência da Natureza suas Tecnologias II
Ementa.
Planejamento e elaboração de
recursos instrumentais para o ensino de ciências da natureza e suas
tecnologias. Estratégias para desenvolvimento de habilidades e competências em:
Equipamentos Eletromagnéticos e Telecomunicações. Imagem e Informação / Matéria
e Radiação. Planejamento e realização de experiências simples
em: a) Eletrodinâmica: instrumentos de medida e circuitos elétricos, geradores,
circuitos e leis de Ohm, noções de instalações elétricas domésticas; b)
Eletrostática: eletricidade estática, campo e potencial elétrico; c)
Magnetismo: imãs, campo magnético terrestre, aplicações tecnológicas do
eletromagnetismo, fenômenos de indução e motores elétricos.
Objetivos
Possibilitar a criação de um espaço de discussão de
técnicas pedagógicas e utilização de material didático-experimental no ensino
médio para a discussão de conceitos fundamentais em Ciências da Natureza e suas
tecnologias.
Metodologia
1) Técnicas de Integração. 2) Práticas Pedagógicas da interação teoria-experiência. 3) Avaliação de processo ensino-aprendizagem relatórios das experiências propostas e listas de exercícios. 4) Análise e preparação de Material para a realização de experiência. 5) Exposição dialogada.
Recursops Didáticos
Livros em PDF, Revista Brasileira de Física, Google Meet e o Blog ciências e educação. Vídeos produzido através de lives próprias. Canetas para quadro branco e data-show
Avaliação
Serão colocadas 3 notas no diário de classe: N_i=(6R_i+4L_i)/10, onde R_i=Média dos Relatórios e resumos das aulas tendo vídeos apresentados pelo professor, L_i será a média das notas dos trabalhos (mini-projetos) e Listas de exercícios associados; i=1, 2, 3. As notas dos relatórios é aumentada em 2 pontos se tiver kits. Será aprovado o aluno que obter média final (MF) maior ou igual a cinco, ou seja, MF=(6MA + 4PF)/10, onde PF é a nota da prova Final e MA é a média aritmética das notas N_1, N_2.e N_3. Será aprovado por média se MA for maior ou igual a 7,0.
Os critérios de avaliação referentes especificamente à construção e apresentação dos experimentos em forma de relatórios tendo uma capa, título, materiais utilizados, objetivos, fundamentação teórica, metodologia, orçamento, cronograma, referências bibliográficas. tendo descrição experimental e quando possível a sua aplicabilidade no dia a dia do estudante-educando, do curso de licenciatura em Física
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO DE INSTRUMENTAÇÃO II
PRELIMINARES
1. Discussão sobre o conteúdo programático e a avaliação. Ensinar Física para
que? Para quem? Qual Física? Revisão: potência de dez, notação científica,
equação do segundo grau, trigonometria e medida de uma grandeza Física.
Carga elétrica. Vários aspectos do formalismo matemático da eletricidade: lei de Coulomb.
2. Processo de Eletrização e os materiais condutores de eletricidade com
materiais alternativos.
1. O eletroscópio de duas folhas, aspectos históricos de sua
utilização e como fazer. Lista L1 de
Exercícios
3. Planejamento e montagem de kits de eletrização, fazendo um desequilíbrio
da carga elétrica: o gerador de Van de Graaf.
4. Vários aspectos do formalismo matemático do campo elétrico de um distribuição de partículas
5. Tirando dúvidas e a Lista L2 de Exercícios,parcialmente resolvidos em sala de aula. 6. Verificação experimental das leis da eletrostática, usando materiais
alternativos. 7. Planejamento e montagem de kits do campo elétrico, pêndulo elétrico: o
eletroscópio de pêndulo. 8. O poder das pontas e os pára-raios. Lista L3 de Exercícios, parcialmente
resolvidos.
9. Campo elétrico e a simetria continua de cargas: lei de Gauss no nível do ensino
médio. Lista L4 de Exercícios,parcialmente resolvidos.
10. Medida da tensão elétrica e a visualização do campo elétrico através
de circuitos de corrente contínua: linhas de força.
11. Capacitores. Lista L5 de Exercícios, parcialmente resolvidos em sala de aula
12. .Primeira Avaliação
13. Planejamento e montagem de kits de eletricidade: a
eletrólise.
14. Medida da corrente elétrica através de circuitos de corrente contínua:
Lei de Ohm.
15. Planejamento e montagem de kits de Resistência elétrica: o chuveiro
elétrico e o ferro elétrico.
16. Planejamento e montagem de kits de circuito elétrico com associação mista
de resistores.
17. Gerador de energia elétrica.
18. Lei de Ohm. Lista L6 de Exercícios, tendo questões
teóricas e práticas
19. Noções de instalações
elétricas domésticas.
20. Segunda Avaliação
21. Vários aspectos do formalismo
matemático do campo magnético: Lei de Biot-Savart.
21. Lei de Ampère do campo
magnético. Lista L7 de Exercícios
parcialmente resolvidos.
22. Lei de Faraday
23. Fenômenos de indução eletromagnético.
Planejamento e montagem de um motor de energia elétrica com
materiais alternativos. Lista 8 de exercícios.
24. Planejamento e montagem de kits
sobre a transformação de energia eletromagnética em energia mecânica.
25. Planejamento e montagem de kits
sobre a conservação da energia eletromagnética.
26. Vários aspectos históricos e aplicações tecnológicas do eletromagnetismo.
27. Vários aspectos do formalismo matemático do campo eletromagnético.
28. Planejamento e montagem de uma oficina
sobre o eletromagnetismo com materiais alternativos
Alana. Ok
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ResponderExcluirok
ResponderExcluirOk, Arthur Arruda de Figueirôa
ResponderExcluirok.
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ResponderExcluirOk, Maria Lizandra Pereira dos Santos
ResponderExcluirok. Luana Rodrigues de Sousa
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