Fundamentos de Fisica - Vol. 3. Halliday - 9ª Edição, Capítulo 25 – seção 5- Problema 36.
(Cap 25 Ex- 36) Como engenheiro de segurança, o leitor precisa emitir um parecer a respeito da prática de armazenar líquidos condutores inflamáveis em recipientes feitos de material não condutor. A companhia que fornece um certo líquido vem usando um recipiente cilíndrico, feito de plástico, de raio r = 0,20 m, que está cheio até uma altura h = 10 cm, menor que a altura interna do recipiente (figura abaixo). A investigação do leitor revela que, durante o transporte, a superfície externa no recipiente adquire uma densidade de cargas negativas de (aproximadamente uniforme). Como o líquido é um bom condutor de eletricidade, a carga do recipiente faz com que as cargas do líquido se separem.
(a) Qual é a carga negativa induzida no centro do líquido?
(b) Suponha que a capacitância da parte central do líquido em relação à terra seja 35 pF. Qual é a energia potencial associada à carga negativa desse capacitar efetivo?
(c) Se ocorre uma centelha entre a terra e a parte central do líquido (através do respiradouro), a energia potencial pode alimentar a centelha. A energia mínima necessária para inflamar o líquido é 10 mJ. Nessa situação, o líquido pode pegar fogo por causa de uma centelha?
Passo 1
Falaii meus amores, show de bolinhas?
Bora pra mais uma?
Letra (a)
As cargas no líquido estão separadas, e possuem o mesmo módulo.
Então, se nós calcularmos a carga induzida positiva, nós vamos achar a carga induzida negativa. Como?
Sabemos a distribuição superficial de carga.
E também podemos calcular a área do cilindro. Então vamos lá:
Só que é aquilo, a carga negativa induzida é igual a carga positiva induzida (só que negativa hehe
Passo 2
Letra (b)
Se conhecemos a carga e conhecemos a capacitância, podemos calcular a energia:
Passo 3
Letra (c)
A energia que a gente calculou (36 mJ) é maior do que 10 mJ, então o líquido pega fogo.
Resposta
Letra (a):
Letra (b): 36 mJ
Letra (c): Pega fogo