Física 3 - Aulas 3 e 4

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COMPETÊNCIAS:

5e6

HABILIDADES:

17 e 20

AULAS 3 e 4 LEI DE COULOMB

E.O. APRENDIZAGEM 1. DUAS PARTÍCULAS DE MESMA MASSA TÊM CARGAS Q E 3Q. SABENDO-SE QUE A FORÇA GRAVITACIONAL É DESPREZÍVEL EM COMPARAÇÃO COM A FORÇA ELÉTRICA, INDIQUE QUAL DAS FIGURAS MELHOR REPRESENTA AS ACELERAÇÕES VETORIAIS DAS PARTÍCULAS. a)

b) A FUMAÇA POLUÍDA, AO PASSAR PELA GRADE METÁLICA NEGATIVAMENTE CARREGADA, É IONIZADA E POSTERIORMENTE ATRAÍDA PELAS PLACAS COLETORAS POSITIVAMENTE CARREGADAS. O AR EMERGENTE FICA ATÉ 99% LIVRE DE POLUENTES. A FILTRAGEM DO AR IDEALIZADA NESSE DISPOSITIVO É UM PROCESSO FUNDAMENTALMENTE BASEADO NA:

c)

a) eletricidade estática. b) conservação da carga elétrica. c) conservação da energia. d) força eletromotriz. e) conservação da massa.

d)

e)

3. DOIS

OBJETOS METÁLICOS ESFÉRICOS IDÊNTICOS, CONTENDO CARGAS

ELÉTRICAS DE

1C E DE 5C, SÃO COLOCADOS EM CONTATO E DEPOIS AFAS-

TADOS A UMA DISTÂNCIA DE 3 M. CONSIDERANDO A CONSTANTE DE COU-

= 9 × 109 N M2/C2, PODEMOS DIZER QUE A FORÇA QUE ATUA ENTRE AS CARGAS APÓS O CONTATO É:

2.

LOMB K

a) atrativa e tem módulo 3 × 109 N. b) atrativa e tem módulo 9 × 109 N. c) repulsiva e tem módulo 3 × 109 N. d) repulsiva e tem módulo 9 × 109 N. e) zero. 4. DUAS ESFERAS CARREGADAS, AFASTADAS 1 M, ATRAEM-SE COM UMA

FORÇA DE 720 N. SE UMA ESFERA TEM O DOBRO DA CARGA DA SEGUNDA, QUAL É A CARGA DAS DUAS ESFERAS?

(CONSIDERE K = 9 · 109 NM2/C2) UM DOS GRANDES PROBLEMAS AMBIENTAIS DECORRENTES DO AUMENTO DA PRODUÇÃO INDUSTRIAL MUNDIAL É O AUMENTO DA POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA.

A

FUMAÇA, RESULTANTE DA QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS

FÓSSEIS COMO CARVÃO OU ÓLEO, CARREGA PARTÍCULAS SÓLIDAS QUASE MICROSCÓPICAS CONTENDO, POR EXEMPLO, CARBONO, GRANDE CAU-

SADOR DE DIFICULDADES RESPIRATÓRIAS. FAZ-SE ENTÃO NECESSÁRIA A

REMOÇÃO DESSAS PARTÍCULAS DA FUMAÇA, ANTES DE ELAS CHEGAREM À ATMOSFERA.

UM

DISPOSITIVO IDEALIZADO PARA ESSE FIM ESTÁ ES-

QUEMATIZADO NA FIGURA ABAIXO.

240

a) 1,0 · 10–4 C e 2,0 · 10–4 C. b) 2,0 · 10–4 C e 4,0 · 10–4 C. c) 3,0 · 10–4 C e 6,0 · 10–4 C. d) 4,0 · 10–4 C e 8,0 · 10–4 C. e) 5,0 · 10–4 C e 10,0 · 10–4 C. 5. (UDESC) DUAS PEQUENAS ESFERAS ESTÃO SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA DE 30 CM. AS DUAS ESFERAS REPELEM-SE COM UMA FORÇA DE 7,5 · 10-6 N. CONSIDERANDO QUE A CARGA ELÉTRICA DAS DUAS ESFERAS É 20 NC A CARGA ELÉTRICA DE CADA ESFERA É, RESPECTIVAMENTE:

9. SEGUNDO O PRINCÍPIO DA ATRAÇÃO E REPULSÃO, CORPOS ELETRIZADOS

a) 10 nC e 10 nC b) 13 nC e 7 nC c) 7,5 nC e 10 nC d) 12 nC e 8 nC e) 15 nC e 5 nC

COM CARGAS DE MESMO SINAL SE REPELEM E COM SINAIS CONTRÁRIOS SE ATRAEM.

O MÓDULO DA FORÇA DE ATRAÇÃO OU REPULSÃO MENCIONADO COULOMB. SOBRE ESSA FORÇA, É CORRETO AFIRMAR QUE ELA É:

ACIMA É CALCULADO ATRAVÉS DA LEI DE

a) inversamente proporcional ao produto das cargas. b) proporcional ao quadrado da distância entre as cargas. c) uma força de contato. d) uma força de campo. e) fraca, comparada com a força da gravidade.

6. (UFMG) DUAS PEQUENAS ESFERAS ISOLANTES – I E II –, ELETRICAMENTE CARREGADAS COM CARGAS DE SINAIS CONTRÁRIOS, ESTÃO FIXAS NAS POSIÇÕES REPRESENTADAS NESTA FIGURA:

P A

CARGA DA ESFERA

ESFERA

II.

GUILHERME

I I

QR

II

S

É POSITIVA E SEU MÓDULO É MAIOR QUE O DA

10. DOIS PRÓTONS DE UMA MOLÉCULA DE HIDROGÊNIO DISTAM CERCA DE 1,0 × 10–10 M. QUAL O MÓDULO DA FORÇA ELÉTRICA QUE UM EXERCE SOBRE O OUTRO, EM UNIDADES DE 10–9 N?

POSICIONA UMA CARGA PONTUAL POSITIVA, DE PESO DE-

a) 13 b) 18 c) 20

SPREZÍVEL, AO LONGO DA LINHA QUE UNE ESSAS DUAS ESFERAS, DE FORMA QUE ELA FIQUE EM EQUILÍBRIO.

CONSIDERANDO-SE ESSAS INFORMAÇÕES, É CORRETO AFIRMAR QUE O

PONTO QUE MELHOR REPRESENTA A POSIÇÃO DE EQUILÍBRIO DA CARGA PONTUAL, NA SITUAÇÃO DESCRITA, É O:

a) R. b) P.

c) S. d) Q.

7. A FIGURA A SEGUIR REPRESENTA DUAS CARGAS ELÉTRICAS PUNTIFORMES +4Q, MANTIDAS FIXAS EM SUAS POSIÇÕES.

POSITIVAS, +Q E

E.O. FIXAÇÃO 1. (PUC-RJ 2017) DUAS CARGAS PONTUAIS Q1 E Q2 SÃO COLOCADAS A UMA DISTÂNCIA R ENTRE SI. NESTA SITUAÇÃO, OBSERVA-SE UMA FORÇA DE MÓDULO F0 SOBRE A CARGA Q2. SE AGORA A CARGA Q2 FOR REDUZIDA À METADE E A DISTÂNCIA ENTRE AS CARGAS FOR REDUZIDA PARA R/4 QUAL SERÁ O MÓDULO DA FORÇA ATUANDO EM Q1? a) F0/32 b) F0/2 c) 2 F0 d) 8 F0 e) 16 F0

PARA QUE SEJA NULA A FORÇA ELETROSTÁTICA RESULTANTE SOBRE UMA TERCEIRA CARGA PUNTIFORME, ESSA CARGA DEVE SER COLOCADA NO PONTO: a) A. b) B. c) C.

d) D. e) E.

8. (UFMG) DUAS CARGAS ELÉTRICAS IDÊNTICAS ESTÃO FIXAS, SEPARADAS

POR UMA DISTÂNCIA L. EM UM CERTO INSTANTE, UMA DAS CARGAS É SOLTA E FICA LIVRE PARA SE MOVER.

CONSIDERANDO ESSAS INFORMAÇÕES, ASSINALE A ALTERNATIVA CUJO GRÁFICO MELHOR REPRESENTA O MÓDULO DA FORÇA ELÉTRICA F, QUE ATUA SOBRE A CARGA QUE SE MOVE, EM FUNÇÃO DA DISTÂNCIA D ENTRE AS CARGAS, A PARTIR DO INSTANTE EM QUE A CARGA É SOLTA. a)

b)

d) 23 e) 28

2. (FATEC) DUAS PEQUENAS ESFERAS ESTÃO, INICIALMENTE, NEUTRAS ELETRICAMENTE. DE UMA DAS ESFERAS SÃO RETIRADOS 5,0 × 1014 ELÉTRONS QUE SÃO TRANSFERIDOS PARA A OUTRA ESFERA. APÓS ESSA OPERAÇÃO, AS DUAS ESFERAS SÃO AFASTADAS 8,0 CM, NO VÁCUO. DADOS: CARGA ELEMENTAR E = 1,6 × 10–19 C CONSTANTE ELETROSTÁTICA NO VÁCUO K0

= 9,0 × 109 N · M2/C2

A FORÇA DE INTERAÇÃO ELÉTRICA ENTRE AS ESFERAS SERÁ DE: a) atração e intensidade 7,2 × 105 N. b) atração e intensidade 9,0 × 103 N. c) atração e intensidade 6,4 × 103 N. d) repulsão e intensidade 7,2 × 103 N. e) repulsão e intensidade 9,0 × 103 N. 3. DUAS PARTÍCULAS DE CARGA ELÉTRICA Q E MASSA M SÃO COLOCADAS 1 M. PODEMOS DIZER QUE:

SOBRE UM EIXO E DISTAM DE

c)

d)

a) a força de interação entre as partículas é nula. b) as partículas serão atraídas pela força coulombiana e repelidas pela força gravitacional. c) as partículas serão repelidas pela força coulombiana e repelidas pela força gravitacional. d) as partículas serão atraídas pela força coulombiana e atraídas pela força gravitacional. e) as partículas serão repelidas pela força coulombiana e atraídas pela força gravitacional. 241

4. TRÊS CARGAS ELÉTRICAS PUNTIFORMES IDÊNTICAS, Q1, Q2 E Q3, SÃO MANTIDAS FIXAS EM SUAS POSIÇÕES SOBRE UMA LINHA RETA, CONFORME INDICA A FIGURA A SEGUIR.

Q1 E Q2 POSSUEM CARGAS DE MESMO TIPO E Q3 CARGA DIFERENTE. SABENDO-SE QUE O MÓDULO DA FORÇA ELÉTRICA EXERCIDA POR Q1 SOBRE Q2 É DE 4,0 × 10–5 N, QUAL É O MÓDULO DA FORÇA ELÉTRICA RESULTANTE SOBRE Q2? a) 4,0 × 10–5 N b) 8,0 × 10–5 N c) 1,2 × 10–4 N d) 1,6 × 10–4 N e) 2,0 × 10–4 N 5. (EEAR 2017) DUAS CARGAS SÃO COLOCADAS EM UMA REGIÃO ONDE

HÁ INTERAÇÃO ELÉTRICA ENTRE ELAS. QUANDO SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA D, A FORÇA DE INTERAÇÃO ELÉTRICA ENTRE ELAS TEM MÓDULO

IGUAL A F. TRIPLICANDO-SE A DISTÂNCIA ENTRE AS CARGAS, A NOVA FORÇA DE INTERAÇÃO ELÉTRICA EM RELAÇÃO À FORÇA INICIAL, SERÁ:

a) diminuída 3 vezes. b) diminuída 9 vezes. c) aumentada 3 vezes. d) aumentada 9 vezes.

8. POSICIONADAS RIGIDAMENTE SOBRE OS VÉRTICES DE UM CUBO DE ARESTA 1 M, ENCONTRAM-SE OITO CARGAS ELÉTRICAS POSITIVAS DE MESMO MÓDULO. SENDO K O VALOR DA CONSTANTE ELETROSTÁTICA DO MEIO QUE ENVOLVE AS CARGAS, A FORÇA RESULTANTE SOBRE UMA NONA CARGA ELÉTRICA TAMBÉM POSITIVA E DE MÓDULO IGUAL AO DAS OITO PRIMEIRAS, ABANDONADA EM REPOUSO NO CENTRO DO CUBO, TERÁ INTENSIDADE: d) 4k × Q4. e) 8k × Q2.

a) zero. b) k__× Q2. c) √2k × Q2.

9. O QUE ACONTECE COM A FORÇA ENTRE DUAS CARGAS ELÉTRICAS (+Q) E (–Q) COLOCADAS A UMA DISTÂNCIA (D) SE MUDARMOS A CARGA (+Q) POR (+4Q), A CARGA (–Q) POR (+3Q) E A DISTÂNCIA (D) POR (2D)? a) Mantém seu módulo e passa a ser atrativa. b) Mantém seu módulo e passa a ser repulsiva. c) Tem seu módulo dobrado e passa a ser repulsiva. d) Tem seu módulo triplicado e passa a ser repulsiva. e) Tem seu módulo triplicado e passa a ser atrativa. 10. O GRÁFICO A SEGUIR REPRESENTA A FORÇA F ENTRE DUAS CARGAS

PONTUAIS POSITIVAS DE MESMO VALOR, SEPARADAS PELA DISTÂNCIA R. DETERMINE O VALOR DAS CARGAS, EM UNIDADES DE

10–9 C.

F (10-8 N )

5,0

6. ASSINALE A ALTERNATIVA QUE PREENCHE CORRETAMENTE AS LACUNAS

2,5

NO FIM DO ENUNCIADO QUE SEGUE, NA ORDEM EM QUE APARECEM.

TRÊS

ESFERAS METÁLICAS IDÊNTICAS,

A, B

E

C,

SÃO MONTADAS EM

0

SUPORTES ISOLANTES. A ESFERA A ESTÁ POSITIVAMENTE CARREGADA COM

Q, ENQUANTO AS ESFERAS B E C ESTÃO ELETRICAMENTE NEUTRAS. COLOCAM-SE AS ESFERAS B E C EM CONTATO UMA COM A OUTRA E, ENTÃO, COLOCA-SE A ESFERA A EM CONTATO COM A ESFERA B, CONFORME REPRESENTADO NA FIGURA. CARGA

0

a) 1,0 b) 2,0 c) 3,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

r (m)

d) 4,0 e) 5,0

E.O. COMPLEMENTAR DEPOIS DE ASSIM PERMANECEREM POR ALGUNS INSTANTES, AS TRÊS ESFERAS SÃO SIMULTANEAMENTE SEPARADAS. CONSIDERANDO-SE QUE O EXPERIMENTO FOI REALIZADO NO VÁCUO K0 = 9 × 109 N ∙ M²/C² E QUE A DISTÂNCIA FINAL (D) ENTRE AS ESFERAS A E B É MUITO MAIOR QUE SEU RAIO, A FORÇA ELETROSTÁTICA ENTRE ESSAS DUAS ESFERAS É _______ E DE INTENSIDADE IGUAL A _______. a) repulsiva – k0 Q²/(9d²) b) atrativa – k0 Q²/(9d²) c) repulsiva – k0 Q²/(6d²) d) atrativa – k0 Q²/(4d²) e) repulsiva – k0 Q²/(4d²) 7. DUAS CARGAS POSITIVAS, SEPARADAS POR UMA CERTA DISTÂNCIA, SOF-

REM UMA FORÇA DE REPULSÃO. SE O VALOR DE UMA DAS CARGAS FOR DOBRADA E A DISTÂNCIA DUPLICADA, ENTÃO, EM RELAÇÃO AO VALOR ANTIGO DE REPULSÃO, A NOVA FORÇA SERÁ:

a) o dobro. b) o quádruplo. c) a quarta parte. d) a metade. 242

1. UM SISTEMA ELETROSTÁTICO COMPOSTO POR 3 CARGAS Q1= Q2= +Q E Q3 = Q É MONTADO DE FORMA A PERMANECER EM EQUILÍBRIO, ISTO É, IMÓVEL. SABENDO-SE QUE A CARGA Q3 É COLOCADA NO PONTO MÉDIO ENTRE Q1 E Q2, CALCULE Q. a) –2 Q b) 4 Q Q c) – ___ 4

Q d) __ 2 Q e) – __ 2

2. TRÊS CARGAS ELÉTRICAS ESTÃO EM EQUILÍBRIO AO LONGO DE UMA LINHA (+Q) ESTÁ NO CENTRO E DUAS CARGAS NEGATIVAS (–Q) E (–Q ESTÃO COLOCADAS EM LADOS OPOSTOS E À MESMA DISTÂNCIA (D) DA CARGA Q. SE APROXIMAMOS AS DUAS CARGAS NEGATIVAS PARA D/2 DE DISTÂNCIA DA CARGA POSITIVA, PARA QUANTO TEMOS QUE AUMENTAR O VALOR DE Q (O VALOR FINAL SERÁ Q’), DE MODO QUE O EQUILÍBRIO DE FORÇAS SE MANTENHA? RETA DE MODO QUE UMA CARGA POSITIVA

a) Q’ = 1Q. b) Q’ = 2Q. c) Q’ = 4Q.

d) Q’ = Q/2. e) Q’ = Q/4.

3. DUAS CARGAS ELÉTRICAS PUNTIFORMES Q1 E Q2 = 4Q1 ESTÃO FIXAS NOS PONTOS A E B, DISTANTES 30 CM. EM QUE POSIÇÃO (X) DEVE SER COLOCADA UMA CARGA Q3 = 2Q1 PARA FICAR EM EQUILÍBRIO SOB AÇÃO SOMENTE DE FORÇAS ELÉTRICAS?

CONSIDERANDO A CONSTANTE ELETROSTÁTICA DO MEIO COMO K = 9 × 109 N.M²/C², DETERMINE: a) o valor da força F. b) a intensidade das cargas elétricas. 3. CONSIDERANDO QUE AS TRÊS CARGAS DA FIGURA ESTÃO EM EQUILÍBRIO,

DETERMINE QUAL O VALOR DA CARGA Q1 EM UNIDADES DE 10–9 C. CONSIDERE

Q3 = –3 · 10–9 C. a) x = 5 cm b) x = 10 cm c) x =15 cm

d) x = 20 cm e) x = 25 cm

4. DUAS PARTÍCULAS TÊM MASSAS IGUAIS A M E CARGAS IGUAIS A Q. DEVIDO A SUA INTERAÇÃO ELETROSTÁTICA, ELAS SOFREM UMA FORÇA F QUANDO ESTÃO SEPARADAS DE UMA DISTÂNCIA D. EM SEGUIDA, ESTAS PARTÍCULAS SÃO PENDURADAS, A PARTIR DE UM MESMO PONTO, POR FIOS DE COMPRIMENTO L E FICAM EQUILIBRADAS QUANDO A DISTÂNCIA ENTRE ELAS É D1. A COTANGENTE DO ÂNGULO QUE CADA FIO FORMA COM A VERTICAL, EM FUNÇÃO DE M, G, D, D1, F E L, É:

4. DUAS PEQUENAS ESFERAS CARREGADAS REPELEM-SE MUTUAMENTE COM UMA FORÇA DE 1 N QUANDO SEPARADAS POR 40 CM. QUAL O VALOR EM NEWTONS DA FORÇA ELÉTRICA REPULSIVA SE ELAS FOREM DESLOCADAS E POSICIONADAS À DISTÂNCIA DE

10 CM UMA DA OUTRA?

5. CONSIDERE DUAS PEQUENAS ESFERAS CONDUTORAS IGUAIS, SEPARADAS

PELA DISTÂNCIAD = 0,3 M. UMA DELAS POSSUI CARGA Q1 = 1 × 10–9C

E A OUTRA Q2 = –5 × 10–10 C. UTILIZANDO K = 9,0 × 109 NM2/C2:

a) m g d1 / (F d). b) m g L d1 / (F d2). c) m g d12 / (F d2).

a) calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva. b) A seguir, as esferas são colocadas em contato uma com a outra e recolocadas em suas posições originais. Para essa nova situação, calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva.

d) m g d2 / (F d12). e) (F d2) / (mg d12).

6. QUAL A UNIDADE SISTEMA INTERNACIONAL DA CONSTANTE DE PROPORCOULOMB DA ELETROSTÁTICA?

CIONALIDADE DA LEI DE

5. INICIALMENTE, A FORÇA ELÉTRICA ATUANDO ENTRE DOIS CORPOS A E B, SEPARADOS POR UMA DISTÂNCIA D, É REPULSIVA E VALE F. SE RETIRARMOS METADE DA CARGA DO CORPO A, QUAL DEVE SER A NOVA SEPARAÇÃO ENTRE OS CORPOS PARA QUE A FORÇA ENTRE ELES PERMANEÇA IGUAL A F? __

d) d/√3 e) d/3

a) d b) d/2__ c) d/√2

5 × 10–6 C CADA UMA ESTÃO SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA DE 1 M. DADO K = 9 × 109 NM2/C2, DETERMINE A INTENSIDADE DA FORÇA ELÉTRICA ENTRE AS PARTÍCULAS. PARTÍCULAS COM CARGA

8. DUAS CARGAS ELÉTRICAS A E B ESTÃO DISTANTES ENTRE SI DE UMA

CERTA DISTÂNCIA D. SE UMA DAS CARGAS TEM SEU VALOR QUADRUPLICADO, PARA QUANTO DEVEREMOS AUMENTAR A DISTÂNCIA ENTRE AS CARGAS PARA MANTER A CONSTANTE A FORÇA ENTRE ELAS?

9. (ITA) A FIGURA MOSTRA PARTE DE UMA CAMADA DE UM CRISTAL TRIDI-

MENSIONAL INFINITO DE SAL DE COZINHA, EM QUE A DISTÂNCIA DO ÁTOMO

E.O. DISSERTATIVO 1. (ITA) UMA

7. DUAS

DE

NA AO DE SEU VIZINHO Cℓ É IGUAL A A.

CARGA Q OCUPA O CENTRO DE UM HEXÁGONO REGULAR

DE LADO D TENDO EM CADA VÉRTICE UMA CARGA IDÊNTICA Q.

ESTANDO

TODAS AS SETE CARGAS INTERLIGADAS POR FIOS INEXTENSÍVEIS, DETERMINE AS TENSÕES EM CADA UM DELES.

2. O GRÁFICO MOSTRA COMO VARIA A FORÇA DE REPULSÃO ENTRE DUAS CARGAS ELÉTRICAS, IDÊNTICAS E PUNTIFORMES, EM FUNÇÃO DA DISTÂNCIA ENTRE ELAS. CONSIDERE

A EXISTÊNCIA DOS SEGUINTES DEFEITOS NESTE CRISTAL: AUS-

ÊNCIA DE UM ÁTOMO DE

Cℓ

E A PRESENÇA DE UMA IMPUREZA DE LÍ-

TIO (ESFERA CINZA), CUJA CARGA É IGUAL À FUNDAMENTAL NO CENTRO DO QUADRADO FORMADO PELOS ÁTOMOS DE

+E, SITUADA NA E Cℓ OB-

TENHA AS COMPONENTES FX E FY DA FORÇA ELETROSTÁTICA RESULTANTE __ › F = FXX^ + FYY^ QUE ATUA NO ÁTOMO DE LÍTIO. DÊ SUA RESPOSTA EM FUNÇÃO DE E, A E DA CONSTANTE DE COULOMB K0.

243

10. O

FATO DE OS NÚCLEOS ATÔMICOS SEREM FORMADOS POR PRÓTONS

E NÊUTRONS SUSCITA A QUESTÃO DA COESÃO NUCLEAR, UMA VEZ QUE OS PRÓTONS, QUE TÊM CARGA POSITIVA Q

= 1,6 × 10–19 C, REPELEM-SE ATRAVÉS DA FORÇA ELETROSTÁTICA. EM 1935, H. YUKAWA PROPÔS UMA TEORIA PARA A FORÇA NUCLEAR FORTE, QUE AGE A CURTAS DISTÂNCIAS E MANTÉM OS NÚCLEOS COESOS. CONSIDERE QUE O MÓDULO DA FORÇA NUCLEAR FORTE ENTRE DOIS PRÓTONS FN É IGUAL A VINTE VEZES O MÓDULO DA FORÇA ELETROSTÁTICA ENTRE ELES FE, OU SEJA, FN = 20 FE. O MÓDULO DA FORÇA ELETROSTÁTICA ENTRE DOIS PRÓTONS SEPARADOS POR UMA DISTÂNCIA D É DADO POR FE = K(Q2/D2), ONDE K = 9,0 × 109 NM2/C2. OBTENHA O MÓDULO DA FORÇA NUCLEAR FORTE FN ENTRE OS DOIS PRÓTONS, QUANDO SEPARADOS POR UMA DISTÂNCIA = 1,6 × 10–15 M, QUE É UMA DISTÂNCIA TÍPICA ENTRE PRÓTONS NO NÚCLEO.

E.O. OBJETIVAS (UNESP, FUVEST, UNICAMP E UNIFESP) 1. (UNIFESP) CONSIDERE

A SEGUINTE

"UNIDADE"

DE MEDIDA: A INTEN-

SIDADE DA FORÇA ELÉTRICA ENTRE DUAS CARGAS Q, QUANDO SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA D, É F. SUPONHA EM SEGUIDA QUE UMA CARGA Q1 = Q SEJA COLOCADA FRENTE A DUAS OUTRAS CARGAS, Q2 = 3Q E Q3 = 4Q, SEGUNDO A DISPOSIÇÃO MOSTRADA NA FIGURA.

E.O. UERJ EXAME DE QUALIFICAÇÃO 1. (UERJ) DUAS PARTÍCULAS ELETRICAMENTE CARREGADAS ESTÃO SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA R. O GRÁFICO QUE MELHOR EXPRESSA A VARIAÇÃO DO MÓDULO DO FORÇA ELETROSTÁTICA F ENTRE ELAS, EM FUNÇÃO DE R, É: a) F

b)

F

R

R

c) F

d)

A INTENSIDADE DA FORÇA ELÉTRICA RESULTANTE SOBRE A CARGA Q1, DEVIDO ÀS CARGAS Q2 E Q3, SERÁ a) 2 F. b) 3 F. c) 4 F.

2. (UNIFESP) DUAS PARTÍCULAS DE CARGAS ELÉTRICAS Q1 = 4,0 × 10-16 C E Q2 = 6,0 × 10-16 C ESTÃO SEPARADAS NO VÁCUO POR UMA DISTÂNCIA DE 3,0 × 10-9 M. SENDO K = 9,0 × 109 N.M2/C2, A INTENSIDADE DA FORÇA DE INTERAÇÃO ENTRE ELAS, EM NEWTONS, É DE: a) 1,2 × 10-5. b) 1,8 × 10-4. c) 2,0 × 10-4.

F

d) 5 F. e) 9 F.

d) 2,4 × 10-4. e) 3,0 × 10-3.

3. (UNESP) ASSINALE A ALTERNATIVA QUE APRESENTA O QUE AS FORÇAS GRAVITAÇÃO UNIVERSAL DE NEWTON E PELA LEI DE COULOMB TÊM EM COMUM.

DADAS PELA LEI DA R

R

E.O. UERJ EXAME DISCURSIVO 1. (UERJ) DUAS PARTÍCULAS DE CARGAS +4Q E –Q COULOMBS ESTÃO LOCALIZADAS SOBRE UMA LINHA, DIVIDIDA EM TRÊS REGIÕES I, II E III, CONFORME A FIGURA A SEGUIR.

a) Ambas variam com a massa das partículas que interagem. b) Ambas variam com a carga elétrica das partículas que interagem. c) Ambas variam com o meio em que as partículas interagem. d) Ambas variam com o inverso do quadrado da distância entre as partículas que interagem. e) Ambas podem ser tanto de atração como de repulsão entre as partículas que interagem. 4. (UNESP) DUAS ESFERAS CONDUTORAS IDÊNTICAS, CARREGADAS COM CARGAS + Q E - 3 Q, INICIALMENTE SEPARADAS POR UMA DISTÂNCIA D, ATRAEM-SE COM UMA FORÇA ELÉTRICA DE INTENSIDADE (MÓDULO) F. SE AS ESFERAS SÃO POSTAS EM CONTATO E, EM SEGUIDA, LEVADAS DE VOLTA PARA SUAS POSIÇÕES ORIGINAIS, A NOVA FORÇA ENTRE ELAS SERÁ:

OBSERVE QUE AS DISTÂNCIAS ENTRE OS PONTOS SÃO TODAS IGUAIS. a) Indique a região em que uma partícula positivamente carregada (+Q coulomb) pode ficar em equilíbrio. b) Determine esse ponto de equilíbrio. 244

a) maior que F e de atração. b) menor que F e de atração. c) igual a F e de repulsão. d) menor que F e de repulsão. e) maior que F e de repulsão.

5. (FUVEST) A UMA DISTÂNCIA D UMA DA OUTRA, ENCONTRAM-SE DUAS ESFERINHAS METÁLICAS IDÊNTICAS, DE DIMENSÕES DESPREZÍVEIS, COM CARGAS - Q E + 9 Q. ELAS SÃO POSTAS EM CONTACTO E, EM SEGUIDA, COLOCADAS À DISTÂNCIA 2 D. A RAZÃO ENTRE OS MÓDULOS DAS FORÇAS QUE ATUAM APÓS O CONTACTO E ANTES DO CONTACTO É: a) 2/3 b) 4/9 c) 1

d) 9/2 e) 4

E.O. DISSERTATIVAS (UNESP, FUVEST, UNICAMP E UNIFESP)

5. (UNICAMP) UMA PEQUENA ESFERA ISOLANTE DE MASSA IGUAL A 5 × 10-2 KG E CARREGADA COM UMA CARGA POSITIVA DE 5 × 10-7 C ESTÁ PRESA AO TETO ATRAVÉS DE UM FIO DE SEDA. UMA SEGUNDA ESFERA COM CARGA NEGATIVA DE 5 × 10-7 C, MOVENDO-SE NA DIREÇÃO VERTICAL, É APROXIMADA DA PRIMEIRA. CONSIDERE K = 9 × 109 NM2/C2. a) Calcule a força eletrostática entre as duas esferas quando a distância entre os seus centros é de 0,5 m. b) Para uma distância de 5 × 10-2 m entre os centros, o fio de seda se rompe. Determine a tração máxima suportada pelo fio.

1. (UNICAMP) CONSIDERE O SISTEMA DE CARGAS NA FIGURA. AS CARGAS + Q ESTÃO FIXAS E A CARGA - Q PODE MOVER-SE SOMENTE SOBRE O EIXO X. SOLTA-SE A CARGA - Q, INICIALMENTE EM REPOUSO, EM X = A. a) Em que ponto do eixo x a velocidade de - q é máxima? b) Em que ponto(s) do eixo x a velocidade de - q é nula?

GABARITO E.O. Aprendizagem 1. C

2. A

3. D

4. B

5. E

6. C

7. B

8. C

9. D

10. D

E.O. Fixação 2. (UNICAMP) DUAS CARGAS ELÉTRICAS Q1 E Q2 ATRAEM-SE, QUANDO COLOCADAS PRÓXIMAS UMA DA OUTRA. a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q1 e de Q2? b) A carga Q1 é repelida por uma terceira carga, Q3, positiva. Qual é o sinal de Q2? 3. (UNESP) DOIS CORPOS PONTUAIS EM REPOUSO, SEPARADOS POR CERTA DISTÂNCIA E CARREGADOS ELETRICAMENTE COM CARGAS DE SINAIS IGUAIS, REPELEM-SE DE ACORDO COM A LEI DE COULOMB. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for triplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? b) Se forem mantidas as cargas iniciais, mas a distância entre os corpos for duplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? 4. (FUVEST) DUAS

CARGAS PONTUAIS POSITIVAS, Q1 E Q2

= 4Q1, SÃO FIXADAS A UMA DISTÂNCIA D UMA DA OUTRA. UMA TERCEIRA CARGA NEGATIVA Q3 É COLOCADA NO PONTO P ENTRE Q1 E Q2, A UMA DISTÂNCIA X DA CARGA Q1, CONFORME MOSTRA A FIGURA. a) Calcule o valor de X para que a força sobre a carga q3 seja nula. b) Verifique se existe um valor de q3 para o qual tanto a carga q1 como a q2 permanecem em equilíbrio, nas posições do item a), sem necessidade de nenhuma outra força além das eletrostáticas entre as cargas. Caso exista, calcule este valor de q3; caso não exista, escreva "não existe" e justifique.

1. D

2. B

3. E

4. E

5. B

6. A

7. D

8. A

9. D

10. E

E.O. Complementar 1. C

2. A

3. B

4. C

5. C

E.O. Dissertativo 1. T2 = T3 = T5 = T6 = 0. __ kq2 + 4√3 ___ ________ T7 = 27 12 d2 2. a) F = 1 × 103 N b) |Q| = 1 × 10–4 C

(

)

3. O valor da carga Q1, em unidades de 10–9 C, é igual a 12. 4. 16 N. 5. a) 5 × 10–8 N; atrativa. b) 6,25 × 10–9 N; repulsiva. 6. N.M2/C2. 7. F = 0,225N. 8. Para o dobro da distância original. ___

___

-5√26 k0e2 ^ √______ 26 k0e2 ^ xy 9. F = ________ 2 169a 169a2 10. FN = 1,8 · 103 N. 245

E.O. UERJ Exame de Qualificação 1. C

E.O. UERJ Exame Discursivo 1. a) Região III. b) ponto 11.

E.O. Objetivas (Unesp, Fuvest, Unicamp e Unifesp) 1. D

2. D

3. D

4. D

5. B

E.O. Dissertativas (Unesp, Fuvest, Unicamp e Unifesp) 1. a) Ponto O. b) x = + a e X = –a. 2. a) As cargas possuem sinais opostos. b) Negativa. 3. a) Triplica. b) Diminuirá 4 vezes. 4.

a) x = __d. 3 b) q3 = –__4q1. 9

5. a) F = 9,0 . 10–3 N. b) T = 1,4 N.

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Física 3 - Aulas 3 e 4

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