ATPS FISICA

ETAPA 01

Passo 1 (Aluno)

Pesquisar em livros da área, revistas e jornais, ou sites da internet, notícias que envolvem

explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó.

Uma explosão destruiu parte da torre da fábrica de leite em pó da empresa BR Foods, na cidade de Três de Maio, no noroeste do Rio Grande do Sul. Segundo o Corpo de Bombeiros do município, o acidente ocorreu dia 27/01/12 por volta das 12h20. Para combater as chamas no alto, os bombeiros precisaram do auxílio de um caminhão com guindaste.O setor da fábrica que explodiu era todo informatizado. O local estava vazio no momento do acidente. Não houve feridos. A fábrica começou a funcionar em agosto do ano de 2011, com capacidade mensal para processar pelo menos 2 mil toneladas de leite em pó.Em nota oficial emitida às 17h30 do mesmo dia da explosão, a BR Foods disse que o fogo provocado pela explosão foi rapidamente controlado pelos bombeiros. O incidente ficou restrito à câmara de secagem de leite em pó, equipada com um sistema anti-incêndio. A estrutura física da unidade não foi atingida.

Passo 2 (Equipe)

Supor que o pó (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um

cano cilíndrico de plástico deraio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao pó estejam

distribuídas uniformemente com uma densidade volumétrica r . O campo elétrico E aponta

para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Elas apontam para longe do eixo. Pois a carga negativa é a que tem tendência a se desprender do átomo passando assim para o cilindro de plástico

Passo 3 (Equipe)

Escrever uma expressão, utilizando a Lei de Gauss, para o módulo do campo elétrico no interior do cano em função da distância r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui quando r aumenta? Justificar. Determinar o valor máximo de E e a que distância do eixo do cano esse campo máximo ocorre para Q = 1,1 x 10⁻³ C/m3 (um valor típico).

V=π×r2×h

V=π×0,052×0,05

V=3,927×10-4cm3

∂=1,1×10-33,927×10-4=>2,80 Kg/cm3

∂×π×r2×LEo=E×2×π×r×L

2,48×109=E×3,14×10-1

E=2,48×1093,14×10-1=>7,91×109C

E=7,91 GC

O campo elétrico dentro do cano varia linearmente com a distância r, quando r aumenta o campo elétrico diminui.

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma ruptura dielétrica do ar, considerando a primeira condição,

ou seja, o campo calculado no passo anterior poderá produzir uma centelha? Onde?

Verificar a possibilidade de uma rupturadielétrica do ar, considerando a primeira condição, ou seja, o campo calculado no passo anterior poderá produzir uma centelha? Onde?

R= Sim haverá a produção de uma centelha. O valor calculado mostra que ocorrerá uma ruptura dielétrica e como o pó esta carregada negativamente e passando por um cano cilíndrico, ou seja, a carga é negativa no núcleo.

ETAPA 02

PASSO 1 (Equipe)

Determinar uma expressão para o potencial elétrico em função da distancia r a partir do eixo do cano. (O potencial é zero na parede do cano, que está ligado a terra).

V=(K.Q)/R

Passo 2 (Equipe)

Calcular a diferença de potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma densidade volumétrica de cargas típica, Q = 1,1 x 10⁻³ C/m3.

V eixo = -ρ . r22 . ε0 → -1,1.10-3 . 0,0522 . 8,85.10-12 = -2,75.10-617,7.10-12 =-0,155.106 = -1,55.105

V parede=0

DV= V eixo –V parede→-1,55.105-0= -1,55.105JC

Passo 3

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

modelado por uma capacitância efetiva de 200 pF e cada operário possui um potencial

elétrico de 7,0 kV em relação a Terra, que foi tomada como potencial zero.

cada operário possui um potencial elétrico de 7,0 kV em relação a Terra, quefoi tomada como potencial zero.

C = Q/(V @) → Q = C.V

Q = 200×10-12×7,0×103

Q = 1,4×10-6C

Q = 1,4 µC

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma explosão, considerando a segunda condição, ou seja, a energia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó explodisse?

Resp.: De acordo com os resultados obtidos no passo anterior, foi analisado e concluído que a energia gerada não é suficiente para que a centelha seja gerada.

Etapa 3

Passo 1 (EQUIPE)

Determinar a expressão para a corrente i (o fluxo das cargas elétricas associadas ao pó) em uma seção reta do cano. Calcular o valor de i para as condições da fábrica: raio do cano R = 5,0 cm velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas Q = 1,1 x 10-3 C/m3

Resolução:

I = Q/∆t ∆t=d/v

∆t=(5x〖10〗^(-2))/2

∆t=2.5x〖10〗^(-2)s

i = ( 1.1 x 〖10〗^(-3))/(2.5x〖10〗^(-2) ) i =〖 4.4 x 10〗^(-2) A

Passo 2 (Equipe)

Determinar a taxa (potência) com a qual a energia pode ter sido transferida do pó para uma centelha quando o pó deixou o cano. Considerar que quando o pó saiu do cano e entrou no silo, o potencial elétrico do pó mudou e o valor absoluto dessa variação foi