gab_av_3ano

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1ª Questão) Qual dos diagramas a seguir, melhor representa a variação espacial do módulo do campo elétrico 
com relação ao centro de uma esfera condutora de raio R, carregada e em equilíbrio eletrostático? 
 
Resolução 
O campo elétrico dentro de uma esfera condutora em equilíbrio eletrostático é sempre zero, apenas na 
alternativa [B] o campo elétrico dentro da esfera é nulo, e para pontos fora da esfera o campo elétrico decresce 
com o inverso da distância ao quadrado, a única alternativa correta é a [B]. 
2ª Questão) Devido à presença das cargas elétricas Q1 e Q2, o vetor campo elétrico resultante no ponto P da 
figura a seguir é melhor representada pela alternativa: 
 
Resolução 
O campo elétrico é uma grandeza física vetorial. Se a carga Q é positiva, o campo elétrico é sempre para fora 
(divergente), e a carga Q, negativa, cria um campo em direção a ela (convergente). Para obter o campo elétrico 
resultante no ponto P devemos somar os vetores E1 e E2, veja como é feita a soma na figura abaixo. Alternativa 
correta [D]. 
 
 
3ª Questão) Na figura deste problema, que mostra um anel eletrizado uniformemente com uma carga q, a reta 
Ox representa um eixo perpendicular ao plano do anel, passando pelo seu centro O. Pode-se mostrar que em um 
ponto P, deste eixo, situado a uma distância x de O, o valor do campo elétrico criado pela carga Q é dado por 
COLÉGIO SANTA MARIA 
2009 – RUMO AOS 70 ANOS 
AVALIAÇÃO 2ª ETAPA 
1º BLOCO 
ENSINO MÉDIO 
 
NOTA: 
 
PROFESSOR:TADEU 
 
DISCIPLINA: FÍSICA II 
 
DATA: ___/___/___ 3º MÉDIO:___ 
 
ALUNO(A): N° 
Atenção! É importante a escrita legível. Não serão aceitas rasuras. Revise sua avaliação antes de entregá-la. 
 
2/322
0
)( xr
qxK
E
+
= 
A direção e o sentido de E estão mostrados na figura. Usando a equação fornecida, determine o valor de E no 
centro O do anel. 
 
 
Resolução 
No centro do anel temos x = 0, substituindo x na equação do campo elétrico, obtemos 
0
)0(
0.
)( 2/322
0
2/322
0 =
+
=
+
=
r
qK
xr
qxK
E 
ou seja, no centro do anel o campo elétrico é nulo, o que já era previsível devido à simetria do problema. 
4ª Questão) No vácuo ( K = 9 . 109 N.m²/C²), colocam-se as cargas QA = 48 . 10
-6 C e QB = 16 . 10
-6 C, 
respectivamente, nos pontos A e B representados a seguir. Determine o módulo do campo elétrico resultante no 
ponto C devido à presença das cargas. 
 Resolução 
 
Primeiro vamos determinar o módulo do campo elétrico 
criado por QA e QB no ponto C, para as duas cargas d = 40cm 
= 0,4m. 
 
C
N
107,2
)104(
1048109
d
Qk
E 6
21
69
2
A0
A ×=
×
×××
==
−
−
 
 
C
N
109
)104(
1016109
d
Qk
E 5
21
69
2
B0
B ×=
×
×××
==
−
−
 
A direção e o sentido de EA e EB são mostrados na figura ao 
lado. Pela geometria da figura podemos determinar o campo 
elétrico resultante no ponto C usando o Teorema de Pitágoras. 
CNE
ou
CNE
R
R
/108,2
/101,8101,8
101,8)109()107,2(E
EEE
6
612
122526
R
2
B
2
A
2
R
2
×≅
×=×=
×=×+×=
+=
 
 
5ª Questão) Na figuras, três cargas positivas e pontuais q são colocadas sobre a circunferência de um círculo de 
raio R de três maneiras diferentes. As afirmações seguintes se referem ao potencial eletrostático em O, centro da 
circunferência (o zero dos potenciais está no infinito): 
 
 
I) O potencial em O nas figuras 1 e 3 é dirigido para baixo. 
II) O potencial em O tem o mesmo valor (não nulo) nos três casos. 
III) O potencial em O na figura 2 é nulo. 
Está(ão) certa(s) a(s) afirmação(ões): 
a) I e II somente. c) I somente. e) I e III somente. 
b) II somente. d) III somente. 
Resolução 
I) O potencial em O nas figuras 1 e 3 é dirigido para baixo. 
Falsa, o potencial elétrico é uma grandeza escalar, portanto, NÃO se atribui a ele direção e sentido como se faz 
com uma grandeza vetorial. 
 
II) O potencial em O tem o mesmo valor (não nulo) nos três casos. 
Verdadeira, o potencial elétrico no ponto O é a soma algébrica dos potenciais individuais de cada carga no 
mesmo ponto, como todas as cargas são positivas o potencial elétrico será diferente de zero. 
03 0000 >=++=
R
qK
R
qK
R
qK
R
qK
Vo 
III) O potencial em O na figura 2 é nulo. 
Falsa. 
 
6ª Questão) A figura representa algumas superfícies equipotenciais de um campo eletrostático e os valores dos 
potenciais correspondentes. 
 
a) Represente o vetor campo elétrico nos pontos a e b da figura. 
Resolução 
 
Sabemos que a direção do vetor campo elétrico é 
perpendicular às superfícies equipotenciais, com o 
sentido que vai do potencial maior para o menor. Assim 
traçamos retas auxiliares tangentes às superfícies 
equipotenciais para construir as linhas de força que 
passam pelos pontos a e b, perpendiculares às superfícies 
equipotenciais e com sentido como descrito na figura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b)Qual o trabalho realizado pela força elétrica para levar uma carga q, de 2 .10-6 C, do ponto a ao ponto b? 
Resolução 
VqT .= 
Onde V nesta situação é a diferença de potencial elétrico entre os pontos a e b, ou seja, 
JT
VVqT ba
566
6
10.610.6030.10.2
)]10(20.[10.2).(
−−−
−
===
−−=−=
 
 
 
 
7ª Questão) A maioria dos relógios digitais é formada por um conjunto de quatro displays, compostos por sete 
filetes luminosos. Para acender cada filete, é necessária uma corrente elétrica de 10 miliampères. 
O 1º e o 2º displays do relógio ilustrado abaixo indicam as horas, e o 3º e o 4º indicam os minutos. 
 
 
Admita que esse relógio apresente um defeito, passando a indicar, permanentemente, 19 horas e 06 minutos. A 
pilha que o alimenta está totalmente carregada e é capaz de fornecer uma carga elétrica total de 720 coulombs, 
consumida apenas pelos displays. Calcule o tempo, em horas, para a pilha descarregar totalmente. (1 mA=10-3 
A) 
Resolução 
Para cada filete luminoso é necessária uma corrente elétrica de i = 10 mA, no display acima temos 20 filetes 
ligados, a corrente elétrica total (it) para manter 20 filetes funcionando será 
AmAi t 2,010.20020010.20
3
====
− 
Pela definição de corrente elétrica temos 
t
Q
i t ∆
∆= 
onde CQ 720=∆ , então 
t∆
= 7202,0 
720.2,0 =∆t 
hst 13600
2,0
720 ===∆ 
Lembre-se que estamos trabalhando com unidades do S.I. e o tempo é medido em segundos, para converter de 
segundos para hora basta dividir por 60, ou seja, 3600s/60 = 1 hora. 
 
8ª Questão) 
 
Na tira, Garfield, muito maldosamente, reproduz o famoso experimento de Benjamin Franklin, com a diferença 
de que o cientista, na época, teve o cuidado de isolar a si mesmo de seu aparelho e de manter-se protegido da 
chuva de modo que não fosse eletrocutado como tantos outros que tentaram reproduzir o seu experimento. 
Franklin descobriu que os raios são descargas elétricas produzidas geralmente entre uma nuvem e o solo ou 
entre partes de uma mesma nuvem que estão eletrizadas com cargas opostas. Hoje sabe-se que uma descarga 
elétrica na atmosfera pode gerar correntes elétricas da ordem de 105 ampères e que as tempestades que ocorrem 
no nosso planeta originam, em média, 100 raios por segundo. Determine a ordem de grandeza do número de 
elétrons que são transferidos, por segundo, por meio das descargas elétricas. 
Use para a carga de 1 elétron: 1,6 . 10-19 C 
Resolução 
Primeiro vamos determinar a carga elétrica total. Sabemos que a corrente de uma descarga elétrica é Ai 510≅ , 
porém, ocorrem , em média, 100 raios por segundo, ou seja, a corrente total é Aii t
75 1010.100.100 ==≅ , 
então 
 
onde st 1=∆ , 
CQ 77 10.11.10 ==∆ 
Agora podemos determinar o número de elétrons 
elétrons
e
Q
n
neQ
2526197
19
7
10.25,610.625,010.625,0
10.6,1
10.1 ====∆=
=∆
+
−
 
Como 6,25 > 3,16 a ordem de grandeza do número de elétrons é igual a 1025+1 = 1026 
 
EQUAÇÕES: 
.;;.;;;.;.
2 t
Q
i
q
E
VdEV
d
KQ
V
d
KQ
EEqFenQ pe
∆
∆======= 
 
 
 
 
 
 
tiQ
t
Q
i
t
t
∆=∆
∆
∆=
.