Em um centro de reciclagem, uma partícula carregada Q = +3,0×10^-6 C (aproximada por carga pontual) está fixa…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um centro de reciclagem, uma partícula carregada Q = +3,0×10^-6 C (aproximada por carga pontual) está fixa. Uma ferramenta metálica com carga q = -2,0×10^-6 C é trazida de 8 até d = 0,25 m. Use k = 9,0×10^9 N·m²/C² e E_bd(ar) = 3,0×10^6 V/m. Calcule: (a) potencial V em d usando V = kQ/d (V); (b) trabalho da força elétrica ao mover q de 8 a d usando W = q?V (J); (c) separação mínima para centelhamento s_min = V/E_bd (m). Avalie o risco de centelhamento e proponha soluções práticas para reduzir perigo à saúde e ao ambiente.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculos: V = kQ/d = (9,0×10^9 N·m²/C²)(3,0×10^-6 C)/0,25 m = 1,08×10^5 V. Trabalho: W = q·V = (-2,0×10^-6 C)(1,08×10^5 V) = -2,16×10^-1 J (campo realiza -0,216 J; agente externo realiza +0,216 J). s_min = V/E_bd = 1,08×10^5 V / 3,0×10^6 V·m^-1 = 0,036 m (3,6 cm). Interpretação: existe risco de centelhamento se a ferramenta ou pessoa se aproximar a menos de ˜3,6 cm; a centelha pode inflamar vapores ou danificar materiais e causar choque. Medidas: aterramento e ligação equipotencial de recipientes e ferramentas; uso de recipientes condutores ou revestimentos dissipativos; controlos de umidade e ionizadores para reduzir acumulação de carga; EPI antiestático e procedimentos operacionais que mantenham distâncias seguras (>s_min) e ventilação para reduzir riscos ambientais e à saúde.
Explicação
Os cálculos realizados permitem determinar o potencial elétrico no ponto d, o trabalho realizado pela força elétrica ao mover a carga e a separação mínima para evitar centelhamento. A interpretação dos resultados destaca o risco de centelhamento e suas consequências, enquanto as medidas propostas visam mitigar esses riscos, garantindo a segurança no manuseio de cargas elétricas. A abordagem prática e teórica reforça a importância da segurança em ambientes com eletricidade estática.
Raio-X da questão
potencial elétrico e trabalho
avaliacao
potencial elétrico · trabalho e energia
Revisar as fórmulas de potencial elétrico e trabalho de uma carga em um campo elétrico.
O aluno pode confundir a fórmula do potencial elétrico com a do trabalho, aplicando incorretamente os valores das cargas.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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