Torniquete elétrico

Torniquete elétrico

Desejamos através da observação do funcionamento do torniquete elétrico, absorver conhecimentos em eletrostática, no que diz respeito ao poder das pontas, ionização das moléculas de ar provocada pela relação com a terceira lei de Newton.

Os materiais utilizados foram:

• Gerador de Van der Graaff

• Torniquete eletrostático

A principio começamos introduzindo o torniquete na cabeça do gerador desligado, depois fomos entender como é disposto o torniquete: O torniquete é formado por quatro hastes metálicas dispostas em ângulos de 0°, 90°, 180° e 270° graus, sendo que suas pontas são envergadas 90º à esquerda. O eixo do torniquete fica acoplado a uma haste, que esta fixa ao gerador de Van der Graff. Quando acionamos o gerador, o torniquete começa a girar e ganhar aceleração conforme a carga do gerador aumenta. Mas, como o tornique gira se não há nenhuma força mecânica atuando sobre ele? Sabemos que nas superfícies esféricas perfeitas, as cargas ficam uniformemente distribuídas, no entanto em superfícies irregulares a densidade das cargas é maior em superfícies finas pontiagudas, daí surge o termo poder das pontas, logo se termos grande quantidade de cargas maior será o campo gerado nessa região. O mesmo acontece no torniquete, nele temos as cargas do mesmo sinal distribuídos nas quatros pontas, de modo que cada ponta gere seu campo. Em compreensão simples, notemos que o campo (Ē1) está oposto ao campo (Ē2) devido à envergadura da haste, assim como (Ē3) este oposto as campo (Ē4) e ambos depostos sobre um eixo.

O sentido do campo é verídico, mas o que realmente faz girar? Primeiro temos que entender que para haver o movimento é necessário que se aplique uma força. No estudo eletrostático, a força que temos é uma força elétrica, para que haja uma força, que para ela existir é necessário duas cargas de maneira que elas se traiam ou repelirem. Temos conhecimento de que para haver deslocamento precisamos de força e, para que se tenha a força eletrostática necessitamos de duas cargas interagindo sabemos que as cargas distribuídas nas hastes são provenientes do gerador de Van der Graff, qual é afinal segunda carga do sistema? É simples quando o ar passa pela superfície eletrizada, o ar forma íons, esse íons podem ter cargas positivas ou negativas. Desse modo as cargas provenientes a ionização do ar, causara interferência com as cargas dispostas nas pontas das hastes dos torniquetes, gerando uma força em cada haste. Em virtude da envergadura da haste, a força F1 esta oposta a F2 e F3 a F4, como elas estão sendo aplicadas sobre um eixo, haverá assim uma rotação. O sentido da rotação é dada pelo sentido da envergadura, da haste e quanto maior for às cargas maiores serão as forças, maiores será também as velocidades de rotação.

Assim podemos concluir que devido ao principio do poder das pontas, que nos afirma que a superfície irregular gera um campo maior que a superfície lisa, há quatro campos maiores no torniquete, que juntamente com o ar que é ionizado pela interferência da carga disposta nessas superfícies irregulares (pontas) faz com que se crie uma força, que