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A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 7. Física Geral
MODELAGEM MATEMÁTICA SIMPLIFICADA DO ELETROSCÓPIO DE BRAUN
Zacarias Eduardo Fabrin 1 e Gerson Feldmann 2
1- Engenharia Mecânica - Departamento de Tecnologia - UNIJUÍ - zacarias.fabrin@detec.unijui.tche.br 2- Prof. Dr. do Departamento de Física, Estatística e Matemética - UNIJUÍ - feldmann@unijui.tche.br, UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL - UNIJUÍ
O Eletroscópio de Braun é um dispositivo utilizado para demonstração da existência de cargas elétricas estáticas pela rotação de uma lâmina metálica. Na condição não eletrizada a lâmina apresenta posição paralela com a haste que a sustenta devido à ação do campo gravitacional. No instante da eletrização ocorre um fenômeno transiente, onde se observa a rotação da lamina até uma posição de equilíbrio denotada por um ângulo entre esta e a haste. Neste trabalho é apresentada uma função matemática que representa a dependência entre a quantidade de carga elétrica e o ângulo de inclinação da lâmina do eletroscópio. Foram utilizados conceitos de mecânica de corpos rígidos (conservação de momento e torque), eletrostática (lei de Coulomb) e análise vetorial. A carga elétrica total Q em função do ângulo de repouso da haste eletrizada é representada graficamente para as dimensões de um eletroscópio com geometria específica. Os resultados gráficos para o modelo deduzido são condizentes com o dados experimentais para condições limites: ângulos de zero e noventa graus, onde as cargas elétricas são respectivamente nulas e infinitas. Além disso, comprova-se uma relação característica entre carga elétrica e ângulo de inclinação nos valores contidos entre os limites através de uma curva continua e não linear. O modelo foi elaborado segundo uma metodologia que segue a simplificação do sistema real, simbolização no plano cartesiano, analise vetorial das distâncias e forças envolvidas no sistema simplificado, considerações de simetria, aplicação das condições de equilíbrio e simulação numérica em software. Sugere-se pelo contexto do trabalho a contribuição da modelagem matemática no entendimento racionalizado dos fenômenos físicos dentro do processo ensino aprendizagem nos cursos de engenharia, da mesma forma valoriza-se o ancoramento lógico que a pratica dedutiva possibilita entre as leis da física e os fenômenos constatados nos sistemas já implementados.
Instituição de fomento: CNPq
Trabalho de Iniciação Científica
Palavras-chave:  eletroscópio; Braun; Modelagem Matemática

Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005