FEIRA DE CIÊNCIAS


ELETRIZAÇÃO POR ATRITO

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Liliane do Nascimento Pereira [libarbiegirl@hotmail.com]

Licenciatura em Física - Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul - UEMS

Última atualização: 04/06/2009


INTRODUÇÃO

Tudo começou quando Tales de Mileto (546-624 a. C) em um episódio ocorrido em 600 a. C, quando ele, esfregando um pedaço de âmbar(“resina petrificada”, originária de árvores diversas), percebeu que ele atraía objetos leves como cabelos soltos, penas,etc., mas nem ele nem ninguém da época entendia por que isso acontecia. Ele morreu sem entender o que fazia o âmbar atrair objetos leves e esse mistério permaneceu por cerca de 2000 anos. Outros tentaram explicar tal fenômeno mas não passaram de truques de festas. Isso só foi mudado com o trabalho de Benjamim Franklin (1706-1790) o qual acreditava que a eletricidade era um fluido muito leve, que faltava ou estaria em excesso nos corpos eletrizados. Chamou-o, então, excesso de fluido elétrico de eletricidade positiva e a falta, de eletricidade negativa. Foi dele o enunciado da Lei, agora conhecida como “Lei da Conservação da Carga” que embora hoje ultrapassada, estava bem próxima do que se comprovou mais tarde, com a descoberta do átomo.

Alguns conceitos básicos se fazem importantes para esta introdução e também para se entender a experiência que será relatada abaixo:


LEI “CONSERVAÇÃO DE CARGA ELÉTRICA”: A soma total das cargas elétricas dentro de uma região é constante.


ÁTOMO: É a menor porção da matéria que caracteriza um elemento químico. Este, em seu estado natural (neutro) possui a mesma quantidade de prótons e elétrons.


PRÓTONS- É uma partícula sub-atômica que faz parte do núcleo de todos os elementos. O próton tem carga elétrica positiva.


NÊUTRON - É uma das partículas, junto com o próton, que formam os núcleos atômicos. Fora do núcleo atômico é instável e tem uma vida média de cerca de 15 minutos, emitindo um elétron e um anti-neutrino para se converter em um próton. Sua massa é muito similar à do próton. Ele não tem carga.


ELÉTRONS- É uma partícula que circunda o núcleo atômico, identificada em 1897 pelo inglês John Joseph Thomson. Subatómica e de carga negativa, é o responsável pela criação de campos magnéticos e elétricos.



1° EXPERIÊNCIA: FORÇA DE ATRAÇÃO E REPULSÃO.


Experiência realizada no dia 27 de Abril de 2009 na Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, no Laboratório de Ensino de Física pela acadêmica Liliane do Nascimento Pereira do terceiro ano noturno do curso de Licenciatura em Física com orientação do professor Nilson Oliveira da Silva. Os materiais utilizados na experiência são de fácil acesso e de fácil manuseio para que qualquer aluno e/ou pessoa consiga desenvolver a experiência.


MATERIAL UTILIZADO: 1 canudo de plástico, papel higiênico e papel picado (jornal, revista, folha sem pauta, etc.).


Figura 1: Material utilizado na experiência da força de atração; a esquerda têm-se papel picado, no centro, canudo de plástico e a direita, papel higiênico.


FORÇA DE ATRAÇÃO: 1° passo- Corte o papel em pequenos pedaços.

Como podemos observar abaixo, inicialmente o canudo está neutro e encostando-o nos pedaços de papéis picados não acontece nada de diferente.



Figura 2: Aproximação do canudo inicialmente neutro, com o papel picado.



Figura 3: Continuação do movimento mostrado na figura 2, onde o canudo não atrai nem um pedaço de papel.


2° passo- Pegue o canudo de plástico e atrite com o papel higiênico, deixando-o eletrizado.



Figura 4: Mostra como iniciar o processo de eletrização.



Figura 5: Começo do processo de eletrização.


Observação: Quando atritar o canudo, só pare de repetir o movimento mostrado nas figuras 5 e 6 quando ele estiver eletrizado.



Figura 6: Término do processo de eletrização.


Sem encostá-lo nos pedacinhos de papéis pode-se comprovar que eles são atraídos para o canudo.



Figura 7: Processo no qual o canudo já eletrizado, é aproximado dos papéis picados e atrai os mesmos.




Figura 8: Canudo mostrado ao centro para melhor observação do processo de atração do canudo com os papéis picados.


Por que isto ocorre?

Inicialmente os pedaços de papéis estavam neutros, ao aproximarmos o canudo eletrizado negativamente, ele provocou uma separação de cargas, ou seja, os pedaços de papéis têm cargas positivas e negativas, isto fez com que ele repelisse as cargas negativas para uma extremidade e as cargas positivas para a extremidade próxima do canudo, sendo atraídas para o canudo. Como houve apenas uma separação de cargas nos papéis ele continuou neutro. Ao final da experiência para retirar a eletricidade do canudo basta passar a mão no canudo.


FORÇA DE REPULSÃO: Para esta experiência utilizaremos dois canudos de plástico (cores diferentes), linha e papel higiênico.



Figura 9: Material utilizado na experiência da força de repulsão; a esquerda têm-se dois canudos de plástico, no centro papel higiênico e a direita, linha de algodão.


1° passo- Amarre em cada extremidade da linha um canudo e suspenda no ar e comprove que eles ficam próximos, assim como mostrado na figura abaixo.



Figura 10: Os dois canudos suspensos pela linha de algodão, inicialmente neutros.


2° passo- Atrite os canudos, um de cada vez com o papel higiênico e novamente, suspenda no ar de forma que estejam próximos.



Figura 11: Processo de eletrização dos canudos, um, depois o outro.


Porém, como podemos observar eles se afastam um do outro.



Figura 12: Após o processo de eletrização concluído, têm-se a força de repulsão entre os canudos.


3° passo- Após o ocorrido, aproxime o papel com que atritou os canudos, primeiro de um, depois do outro. O papel será atraído por um e pelo outro.



Figura 13: Papel higiênico utilizado para atritar os canudos, sendo agora aproximado dos mesmos, presente neste processo a força de atração.


Como explicar tal fenômeno?

A princípio, os canudos e o papel estavam neutros, ou seja, os átomos que os compõem possuem, cada um, a mesma quantidade de prótons e elétrons. Quando atritamos os canudos com o papel, alguns elétrons do papel passaram para os canudos. Eles ficaram com excesso de cargas negativas (mais elétrons do que prótons) isto é, ficaram eletrizados negativamente e o papel perdeu cargas negativas ficando com excesso de cargas positivas (eletrizados positivamente). Por termos atritado os canudos com o papel, damos o nome de eletrização por atrito. Concluí que a força de repulsão surgi porque os canudos eletrizados passaram à apresentar cargas negativas em excesso e como cargas de mesmo sinal se repelem, os canudos eletrizados com cargas iguais após serem atritadas se repeliram. Já o papel ficou eletrizado positivamente por isso que quando aproximamos o papel dos canudos eletrizados eles são atraídos, ou seja, cargas de sinais opostos se atraem.

Observação:

*Se atritarmos apenas um canudo e aproximá-lo da parede ele é atraído pela mesma, ou seja, voltamos à experiência da força de atração.



Figura 14: Canudo plástico atritado com papel higiênico e atraído pela parede, ou seja, força de atração.


*Será que conseguimos desenvolver esta experiência com todos os tipos de canudos de plástico?

Sim. Contudo, os materiais que eles são feitos podem ou não ser diferente, ou seja, nem todos os canudos poderão ser atritados com o papel higiênico, por isso é preciso que se utilize outros tipos de materiais para atritá-los, como por exemplo os cabelos da cabeça, lixa, pano de algodão, etc. Então não se esqueça de que os materiais utilizados irão interferir para que a sua experiência aconteça com sucesso.


*Para tirar a eletrização dos canudos basta passarmos a mão, pois o nosso corpo é o caminho mais rápido até o chão, transferindo assim as cargas em excesso para o nosso corpo e voltando a ficarem no seu estado inicial.


BIBLIOGRAFIA


NUNES, Luiz Antônio de Oliveira; ARANTES, Alessandra Riposati. Física em casa. São Carlos: USP/Instituto de Física, 2006.


MATHIAS, Daniel. O que é massa, prótons, nêutrons e elétrons? Disponível em: <http://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080718053106AA3VW90>. Acesso em: 28 abr. 2009.