EXPERIÊNCIA – CAMPO DOS SONHOS E HOCKEY NO CAMPO ELÉTRICO Gildásio de Souza Santos, Rafael Vitor Sousa Silva, Tiago Galdino Silva CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO RADIAL DE SÃO PAULO.
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Introduçao: Para quem nasceu nos tempos mais modernos, é possível imaginar a sua vida sem energia elétrica? Como será possível partículas invisíveis a olho nú terem tanta capacidade de modificar nossas vidas, nos trazendo conforto e praticidade como estamos acostumados em nosso dia-a-dia? Para entendermos um pouco mais sobre esses questionamentos, nesse artigo teremos como objetivo explicar e ilustrar os experimentos executados em laboratório, estudando um pouco sobre campo, força e cargas elétricas, aproveitando de certa forma para entendermos algumas curiosidades que observamos na natureza, afinal, por que será que um imã “gruda” em um ferro? Aspectos Gerais: No primeiro experimento aqui descrito utilizamos como ferramenta o software Electric Field of Dream [1]. Nosso estudo tem como base a verificaçao dos conceitos teóricos por meio da prática virtual que o programa nos fornece. Em princípio, teremos como objetivo verificar as relações entre campo externo, massa, velocidade e linhas de campo. Enquanto que no outro experimento, teremos como base e foco o estudo das grandezas vetoriais e escalares da relação de coulomb, em outras palavras, faremos a análise do comportamento das cargas de sinais iguais e opostos, as linhas do campo com relação as linhas de força e a influência da distância entre as cargas e seu comportamento. Nesse experimento o software utilizado para simulaçao prática foi o Electric Field Hockey[2]. [1] software disponivel para dowload em: http://phet.colorado.edu/en/simulation/efield
[2] software disponivel para dowload em: http://phet.colorado.edu/en/simulation/electrichockey Resumo Teórico (conceitos básicos) Dentre as principais definições para estudo de campo elétrico devemos ter clareza quanto aos seguintes conceitos: Em Física, chama-se campo de força a qualquer região tal que, se dentro dela for colocado um corpo, ele fica sujeito a forças. Com isso, podemos dizer que um campo elétrico é um tipo especifíco de campo cujas forças que influênciam o corpo têm propriedades elétricas. Outra definição estudada de relevância significativa é o corpo puntiforme que por sua vez pode ser definido como sendo um corpo adimensional, ou seja, que pode ser representado como um ponto. Conceitos estes que nos auxiliará para o estudo de algumas leis fundamentais como a lei de Coulomb, Lei de Gauss dentre outras. A explanação inicial necessária para que possamos nos embasar e entender os conceitos abordados nos experimentos 3 e 4, por nós executados, faz referência as forças elétricas, linhas de campo e a análise do campo elétrico envolvendo a uma ou mais cargas. Lei de Coulomb: A lei de coulomb é descrita pela seguinte relaçao:
Onde: É a carga de número 1; É a carga de número 2; É a distancia da carga 1 com relação a 2; Representa o módulo da força elétrica que influencia em relação a e vice-versa.
As linhas de força ao qual uma carga produz, podem ser representadas do seguinte modo:
Sendo assim, quanto maior for a massa de nossa carga, maior é o campo elétrico gerado e menor sua velocidade. Essa é uma das muitas intepretaçoes de proporcionalidade que podemos fazer a partir dessas expressões. Resumo e Conclusões: Figura 2: Linhas de força "entrando" na carga.
Figura 1: Linhas de força "saindo" da carga.
Enquanto que a atuaçao das linhas de força de uma carga puntiforme podem ser analisadas e medida atraves da lei de Coulomb. Ainda assim, é importante que saibamos o modo com que essas linhas representadas acima se comportam quando uma carga está submetida a influência da outra, nesse caso, uma sendo positiva e outra negativa. A ilustração a baixo mostra esse exemplo:
Figura 3: Linhas de forma sob influência
E, por fim faz-se necessário que entendamos a relação entre o campo elétrico, o módulo da força elétrica e uma carga puntiforme, o que consequentemente nos da margem à interpretaçoes com relação a velocidade e a massa da carga em determinadas situações. Com isso, teremos, a partir da lei de Coulomb:
Com isso, nossos experimentos nos proporcionou a clareza quanto a natureza e o comportamento das cargas quando submetidas a influências externas, conforme visto no experimento 3, a importância da interpretação das variaveis da lei de Coulomb e como prever um comportamento de uma determinada carga com base em seu pólo (experimento 4). Um imã por exemplo, possui dois pólos, sendo um positivo e outro negativo. Se encostarmos o polo negativo próximo a um ferro (repleto de elétros livres, naturalmente) o contato entre os dois, torna-se eminente, pois, segundo o que constatamos experimentalmente, pólos diferentes tendem a atração. Sendo assim, o resultado que extraímos desses experimentos quanto a natureza e o comportamento das cargas nos mostrou sua fundamental importância que atua desde a formação elementar da matéria entre prótons (+) e elétrons(-) até sua real aplicação como o acender de uma lâmpada fluorecente e isso certamente pode contribuir para nosso entendimento desse campo da eletrostática. Referencias Biblioraficas: D. Halliday, R Resnick e Krane. Fundamentos de Física, Vol 3. Ed: LTC, 8a Edição, 2009 Rio de Janeiro. Acesso em 12/09/2013. Figura 1: Acesso em 14/09/2013.
Ainda, teremos, segundo a 2° Lei de Newtom:
Figura 2: Acesso em 14/09/2013.
De modo que:
Figura 3: Acesso realizado em 15/09/2013.
