FÍSICA
3ª SÉRIE
RAIOS ATMOSFÉRICOS
AULA 12
OBJETIVOS DA AULA
Hd32 - Reconhecer riscos, dispositivos de proteção e/ou atitudes preventivas a acidentes envolvendo a eletricidade.
Compreender a formação de raios atmosféricos.
Verificar as maneiras eficazes para proteger-se da incidência de raios.
PARA INÍCIO DE CONVERSA…
Lembra do Thor, o deus do trovão? Agora com os conceitos estudados nas aulas anteriores, você está mais preparado para responder:
Caso o martelo de Thor existisse na vida real, que princípios físicos explicariam a geração de raios?
Qual é a relação entre raios, relâmpagos e trovões?
Ao final desta aula, teremos finalmente as respostas para estas questões.
3 min
FORMAÇÃO DE RAIOS
Os raios atmosféricos são gerados por nuvens do tipo cumulus nimbus.
São as nuvens escuras de tempestades (chuvas fortes), sendo que normalmente sua altura é maior que sua largura.
Este tipo de nuvem fica eletrizada, por conta do atrito entre nuvens e a atmosfera, geralmente adquiri carga elétrica positiva em sua base.
FORMAÇÃO DE RAIOS
A carga elétrica das nuvens induzem carga elétrica no solo (sinais contrários).
Quando atinge uma carga elétrica suficiente, é rompida a rigidez dielétrica do ar (transforma a atmosfera em condutor elétrico), gerando as descargas elétricas, conhecidas como raios atmosféricos.
Para que ocorreram raios são necessárias ddp’s acima de 100 MV. (megavolts ⇒ milhões de volts)
RAIOS, RELÂMPAGOS E TROVÕES
Raios são as descargas elétricas entre nuvem e terra.
Relâmpagos são as descargas elétricas entre as nuvens ou na mesma nuvem.
Trovão é o som emitido pela expansão do ar aquecido pelo raio, cerca de 30 000 ℃.
PRATICANDO 1
2 min
Responda rapidamente a seguinte questão:
Por que nuvens que não são cumulus nimbus, como na imagem, dificilmente geram raios?
As características físicas delas não propiciam a sua eletrização com grandes cargas elétricas e as condições atmosféricas também não ajudam na ionização do ar.
PROTEGENDO-SE DOS RAIOS
Quais são as maneiras mais eficazes para proteger-se de raios atmosféricos?
Depende de sua localização, sendo os meios mais comuns:
Para-raios ⇒ em edifícios.
Gaiola de Faraday ⇒ em qualquer lugar que possibilite usar uma.
OS PARA-RAIOS
São hastes (antenas) metálicas, aterradas, posicionadas sobre os edifícios.
Seu funcionamento baseia-se no poder das pontas.
O acúmulo de cargas elétricas (campo elétrico) em suas extremidades atrai o raio, pois é o caminho de menor energia para ele percorrer.
Os cabos de transmissão dos para-raios devem possuir um excelente isolamento bem como o aterramento deve ser eficaz.
GAIOLAS DE FARADAY
Apesar de parecer improvável ter uma gaiola de Faraday ao alcance, temos sistemas que funcionam como uma.
Todo sistema fechado de material condutor é uma gaiola de Faraday.
Portanto, são lugares seguros para proteger-se de raios.
Os carros, quando totalmente fechados, comportam-se como gaiolas de Faraday.
ATENÇÃO
Apesar de seguro, existem algumas precauções como: aguardar pelo menos
15 min para tocar/abrir o veículo, desligar o veículo e todos os aparelhos elétricos dele.
Você acredita que carros são gaiolas de Faraday?
RAIOS EM AVIÕES
Assim como os carros, os aviões são gaiolas de Faraday.
Durante os voos é comum que raios atinjam estes veículos, que descarregam qualquer carga remanescente na sua aterrissagem.
A estrutura metálica da carenagem dos aviões mantém seu interior seguro, estatisticamente todo avião é atingindo por raios ao menos uma vez ao ano.
VOLTANDO AO COMEÇO…
Caso o martelo de Thor existisse na vida real, que princípios físicos explicariam a geração de raios?
Qual é a relação entre raios, relâmpagos e trovões?
Seria necessário aplicar ao martelo uma ddp grande suficiente para romper a rigidez dielétrica da atmosfera.
Raios: descargas entre terra e nuvens. Relâmpagos: descargas entre nuvens. Trovão: é o som gerado pela expansão atmosférica produzida.
PRATICANDO 2
3 min
Responda no seu caderno:
Qual a melhor maneira de manter uma casa ou um sobrado seguro contra raios?
Para sistemas residenciais o método mais eficiente de proteção são os para-raios.
O QUE VIMOS?
Na aula de hoje, estudamos um pouco mais sobre os raios atmosféricos e como proteger-se deles.
Professor(a), caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5
REFERÊNCIAS
Lista de Figuras
Referências Bibliográficas