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@matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 1 de 21 1. (Eear) 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 2. (Unesp) Em um experimento de eletrostática, um estudante dispunha de três esferas metálicas idênticas, A, B e C, eletrizadas, no ar, com cargas elétricas 5Q, 3Q e 2Q,− respectivamente. Utilizando luvas de borracha, o estudante coloca as três esferas simultaneamente em contato e, depois de separá-las, suspende A e C por fios de seda, mantendo-as próximas. Verifica, então, que elas interagem eletricamente, permanecendo em equilíbrio estático a uma distância d uma da outra. Sendo k a constante eletrostática do ar, assinale a alternativa que contém a correta representação da configuração de equilíbrio envolvendo as esferas A e C e a intensidade da força de interação elétrica entre elas. a) b) c) d) @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 2 de 21 e) 3. (Ulbra) Considere duas cargas, AQ 4 Cμ= e BQ 5 C,μ= − separadas por 3 cm no vácuo. Elas são postas em contato e, após, separadas no mesmo local, por 1cm. Qual o sentido e o valor da força eletrostática entre elas, após o contato? Considere: 2 6 9 0 2 Nm 1 C 10 C, k 9x10 c μ −= = a) Atração; 0,2 N. b) Atração; 2,5 N. c) Atração; 200,0 N. d) Repulsão; 0,2 N. e) Repulsão; 22,5 N. 4. (Eear) Duas esferas idênticas e eletrizadas com cargas elétricas 1q e 2q se atraem com uma força de 9 N. Se a carga da primeira esfera aumentar cinco vezes e a carga da segunda esfera for aumentada oito vezes, qual será o valor da força, em newtons, entre elas? a) 40 b) 49 c) 117 d) 360 5. (Unicamp) A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura a) b) @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 3 de 21 c) d) 6. (Ufjf-pism 3) Em uma experiência realizada em sala de aula, o professor de Física usou três esferas metálicas, idênticas e numeradas de 1 a 3, suspensas por fios isolantes em três arranjos diferentes, como mostra a figura abaixo: Inicialmente, o Professor eletrizou a esfera 3 com carga negativa. Na sequência, o professor aproximou a esfera 1 da esfera 3 e elas se repeliram. Em seguida, ele aproximou a esfera 2 da esfera 1 e elas se atraíram. Por fim, aproximou a esfera 2 da esfera 3 e elas se atraíram. Na tentativa de explicar o fenômeno, 6 alunos fizeram os seguintes comentários: João: A esfera 1 pode estar eletrizada negativamente, e a esfera 2, positivamente. Maria: A esfera 1 pode estar eletrizada positivamente e a esfera 2 negativamente. Letícia: A esfera 1 pode estar eletrizada negativamente, e a esfera 2 neutra. Joaquim: A esfera 1 pode estar neutra e a esfera 2 eletrizada positivamente. Marcos: As esferas 1 e 2 podem estar neutras. Marta: As esferas 1 e 2 podem estar eletrizadas positivamente. Assinale a alternativa que apresenta os alunos que fizeram comentários corretos com relação aos fenômenos observados: a) somente João e Maria. b) somente João e Letícia. c) somente Joaquim e Marta. d) somente João, Letícia e Marcos. e) somente Letícia e Maria. 7. (Fuvest) Duas pequenas esferas, 1E e 2E , feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atritadas uma na outra durante 5 s e ficam eletrizadas. Em seguida, @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 4 de 21 as esferas são afastadas e mantidas a uma distância de 30 cm, muito maior que seus raios. A esfera 1E ficou com carga elétrica positiva de 0,8 nC. Determine a) a diferença N entre o número de prótons e o de elétrons da esfera 1E , após o atrito; b) o sinal e o valor da carga elétrica Q de 2E , após o atrito; c) a corrente elétrica média Ι entre as esferas durante o atrito; d) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas. Note e adote: 91nC 10 C−= Carga do elétron 191,6 10 C−= − Constante eletrostática: 9 2 20K 9 10 N m C= Não há troca de cargas entre cada esfera e o ambiente. 8. (Ufjf-pism 3) Duas pequenas esferas condutoras idênticas estão eletrizadas. A primeira esfera tem uma carga de 2Q e a segunda uma carga de 6Q. As duas esferas estão separadas por uma distância d e a força eletrostática entre elas é 1F . Em seguida, as esferas são colocadas em contato e depois separadas por uma distância 2d. Nessa nova configuração, a força eletrostática entre as esferas é 2F . Pode-se afirmar sobre a relação entre as forças 1F e 2F , que: a) 1 2F 3 F .= b) 1 2F F 12.= c) 1 2F F 3.= d) 1 2F 4 F .= e) 1 2F F .= 9. (Mackenzie) Duas pequenas esferas eletrizadas, com cargas 1Q e 2Q , separadas pela distância d, se repelem com uma força de intensidade 34 10 N.− Substituindo-se a carga 1Q por outra carga igual a 13 Q e aumentando-se a distância entre elas para 2 d, o valor da força de repulsão será a) 33 10 N− b) 32 10 N− c) 31 10 N− d) 45 10 N− e) 48 10 N− 10. (Ufjf-pism 3) Em 1785, Charles Augustin de Coulomb, com um auxílio de uma balança de torção, investigou a interação entre cargas elétricas. A balança é composta por uma haste isolante, com duas esferas em suas extremidades, sendo uma isolante (contrapeso) e outra condutora, como mostram as figuras abaixo. Todo o conjunto é suspenso por um fio de torção. Quando o sistema entra em equilíbrio, a esfera condutora é carregada com uma carga 1q e outra esfera, com carga 2q , é aproximada da esfera metálica. O sistema sofre uma torção, que @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 5 de 21 depende do sinal e intensidade das cargas. Com isso, é possível determinar a força de interação entre as esferas carregadas em função do ângulo de rotação. Assim, assinale a alternativa que descreve a Lei de Coulomb. a) A força elétrica é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. b) A força elétrica é proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. c) A força elétrica é proporcional ao somatório das cargas e inversamente proporcional à distância entre elas. d) Independentemente dos sinais das cargas, a torsão no fio não irá mudar de direção. e) Quanto maior a massa das esferas, maior a aceleração causada pela força Coulombiana. 11. (Udesc) Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a da definição precisa da natureza da força elétrica realizada, principalmente, pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados, resumindo suas conclusões em uma relação que conhecemos atualmente como Lei de Coulomb. Considerando a Lei de Coulomb, assinale a alternativa correta. a) A força elétrica entre doiscorpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre estes corpos. b) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos. c) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos. d) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional a distância entre estes corpos. e) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional a distância entre estes corpos e inversamente proporcional ao produto das cargas. 12. (Uern) Duas esferas metálicas idênticas estão carregadas com cargas elétricas de sinais iguais e módulos diferentes e se encontram situadas no vácuo, separadas uma da outra por uma distância x. Sobre a forca elétrica, que atua em cada uma destas esferas, tem-se que são @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 6 de 21 a) iguais em módulo e possuem sentidos opostos. b) iguais em módulo e possuem o mesmo sentido. c) diferentes em módulo e possuem sentidos opostos. d) diferentes em módulo e possuem o mesmo sentido. 13. (Efomm) Em um experimento de Millikan (determinação da carga do elétron com gotas de óleo), sabe-se que cada gota tem uma massa de 1,60 pg e possui uma carga excedente de quatro elétrons. Suponha que as gotas são mantidas em repouso entre as duas placas horizontais separadas de 1,8 cm. A diferença de potencial entre as placas deve ser, em volts, igual a Dados: carga elementar 19e 1,60 10 C;−= 12 21pg 10 g; g 10m s−= = a) 45,0 b) 90,0 c) 250 d) 450 e) 600 14. (Uerj) O esquema abaixo representa as esferas metálicas A e B, ambas com massas de 310 kg− e carga elétrica de módulo igual a 610 C.− As esferas estão presas por fios isolantes a suportes, e a distância entre elas é de 1m. Admita que o fio que prende a esfera A foi cortado e que a força resultante sobre essa esfera corresponde apenas à força de interação elétrica. Calcule a aceleração, em 2m s , adquirida pela esfera A imediatamente após o corte do fio. Dado: constante eletrostática do meio, 9 2 2k 9 10 N m C .−= 15. (Ufpe) Considerando que as três cargas da figura estão em equilíbrio, determine qual o valor da carga 1Q em unidades de 910 C− . Considere 93Q 3 10 C −= − . @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 7 de 21 16. (Mackenzie) Dois corpos eletrizados com cargas elétricas puntiformes Q+ e Q− são colocados sobre o eixo x nas posições x+ e x,− respectivamente. Uma carga elétrica de prova q− é colocada sobre o eixo y na posição y,+ como mostra a figura acima. A força eletrostática resultante sobre a carga elétrica de prova a) tem direção horizontal e sentido da esquerda para a direita. b) tem direção horizontal e sentido da direita para a esquerda. c) tem direção vertical e sentido ascendente. d) tem direção vertical e sentido descendente. e) é um vetor nulo. 17. (Fuvest) Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam os vértices de um triângulo, como mostra a figura. Na parte interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com carga negativa q. As distâncias dessa carga às outras três podem ser obtidas a partir da figura. Sendo 4Q 2 10 C,−= 5q 2 10 C−= − e d 6 m,= a força elétrica resultante sobre a carga q Note e adote: A constante 0k da lei de Coulomb vale 9 2 29 10 N m C a) é nula. b) tem direзгo do eixo y, sentido para baixo e mуdulo 1,8 N. c) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 1,0 N. @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 8 de 21 d) tem direção do eixo y, sentido para baixo e módulo 1,0 N. e) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N. 18. (G1 - ifsc) Um pêndulo elétrico de comprimento R e massa m = 0,2 kg, eletrizado com carga Q positiva, é repelido por outra carga igual, fixa no ponto A. A figura mostra a posição de equilíbrio do pêndulo. Dados: 2g 10m / s= Assinale a alternativa correta. Qual é o módulo das cargas? a) 760.10 C− . b) 1360 10 C− c) 76 10 C− d) 740 10 C− . e) 74.10 C− . 19. (G1 - ifsul) Considere duas cargas elétricas pontuais, sendo uma delas 1Q , localizada na origem de um eixo x, e a outra 2Q , localizada em x L.= Uma terceira carga pontual, 3Q , é colocada em x 0,4L.= Considerando apenas a interação entre as três cargas pontuais e sabendo que todas elas possuem o mesmo sinal, qual é a razão 2 1 Q Q para que 3Q fique submetida a uma força resultante nula? a) 0,44 b) 1,0 c) 1,5 d) 2,25 20. (Ufrgs) Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem em que aparecem. Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, são montadas em suportes isolantes. A esfera A está positivamente carregada com carga 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. @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 9 de 21 Depois de assim permanecerem por alguns instantes, as três esferas são simultaneamente separadas. Considerando-se que o experimento foi realizado no vácuo ( )9 2 20k 9 10 N m / C= 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) ( )2 20repulsiva k Q / 9d− b) ( )2 20atrativa k Q / 9d− c) ( )2 20repulsiva k Q / 6d− d) ( )2 20atrativa k Q / 4d− e) ( )2 20repulsiva k Q / 4d− 21. (Ufrgs) 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. 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. 22. (Unifesp) Considere a seguinte "unidade" de medida: a intensidade da força elétrica entre duas cargas q, quando separadas por uma distância d, é F. Suponha em seguida que uma @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 10 de 21 carga 1q q= seja colocada frente a duas outras cargas, 2q 3q= e 3q 4q,= segundo a disposição mostrada na figura. A intensidade da força elétrica resultante sobre a carga 1q , devido às cargas 2q e 3q , será a) 2F. b) 3F. c) 4F. d) 5F. e) 9F. 23. (Famema) Em determinado meio, uma carga elétrica q é colocada a uma distância de 21,2 10 m− de outra carga Q, ambas pontuais. A essa distância, a carga q é submetida a uma força repulsiva de intensidade 20 N. Se a carga q for reposicionada a 20,4 10 m− da carga Q no mesmo meio, a força repulsiva entre as cargas terá intensidade de a) 360 N. b) 480 N. c) 180 N. d) 520 N. e) 660 N. 24. (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 osmódulos 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 25. (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 × 10-9m. 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. @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 11 de 21 d) 2,4 × 10-4. e) 3,0 × 10-3. 26. (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 de 8,0 cm, no vácuo Dados: carga elementar e = 1,6 × 10-19C constante eletrostática no vácuo k0 = 9,0 × 109N.m2/C2 A força de interação elétrica entre as esferas será de a) atração e intensidade 7,2 ×105N. b) atração e intensidade 9,0 × 103N. c) atração e intensidade 6,4 × 103N. d) repulsão e intensidade 7,2 × 103N. e) repulsão e intensidade 9,0 × 103N. 27. (G1 - ifsul) Considere duas partículas eletrizadas, 1P e 2P , ambas com cargas iguais e positivas, localizadas, respectivamente, a 0,5 metros à esquerda e a 0,5 metros à direita da origem de um eixo X. Nesse eixo, sabe-se que não há influência de outras cargas. Se uma terceira carga de prova for colocada na origem do eixo X, ela a) ficará em repouso. b) será acelerada para a direita. c) será acelerada para a esquerda. d) entrará em movimento retilíneo uniforme. 28. (Ufmg) Observe a figura que representa um triângulo equilátero. Nesse triângulo, três cargas elétricas puntuais de mesmo valor absoluto estão nos seus vértices. O vetor que melhor representa a força elétrica resultante sobre a carga do vértice 1 é 29. (Fatec) A força de interação entre duas cargas puntiformes Q1 e Q2 afastadas de uma distância d entre si, no vácuo, é dada pela Lei de Coulomb: @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 12 de 21 F = k0(Q1Q2/d2) na qual k0 é uma constante de valor 9×109Nm2/C2 . As cargas Q1 = 2Q e Q2= 3Q se repelem no vácuo com força de 0,6N quando afastadas de 3m. O valor de Q , em C, é a) 12×10-6 b) 10×10-6 c) 8×10-6 d) 6×10-6 e) 4×10-6 30. (Fei) Duas cargas elétricas puntiformes positivas e iguais a Q estão situadas no vácuo a 3 m de distância. Sabe-se que a força de repulsão entre as cargas tem intensidade 0,1 N. Qual é o valor de Q? Dados: K0 = 9 .109 N . m2/c2 a) 1 . 10-3 C b) 1 . 10-8 C c) 3 . 10-8 C d) 3 . 108 C e) 1 . 10-5 C @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 13 de 21 Gabarito: Resposta da questão 1: [B] 1 2 1 2 1 2 1 2 2 22 2 k q q F d k q q k q q1 F F 9(3d) d = = = Resposta da questão 2: [B] Calculando a carga final (Q') de cada esfera é aplicando a lei de Coulomb; vem: ( ) ' ' ' ' 'A B C A B C ' ' 2 2A C 2 2 2 Q Q Q 5Q 3Q 2Q Q Q Q Q Q 2 Q. 3 3 k Q Q k 2 Q 4 k Q F F . d d d + + + − = = = = = = = = = Como as cargas têm mesmo sinal, as forças repulsivas (ação-reação) têm mesma intensidade. Resposta da questão 3: [E] O enunciado não informa, mas assumiremos que as cargas são idênticas e condutoras, assim podemos dizer que as cargas se dividem igualmente após a separação. Pela conservação da carga elétrica: antes depois A(final) B(final) Q Q 4 C 5 C Q Qμ μ = − = + Como, por suposição A(final) B(final)Q Q= Fica, A(final) A(final) B(final)1 C 2Q Q Q 0,5 Cμ μ− = = = − Logo, como as cargas são negativas, teremos uma repulsão eletrostática atuando nas duas cargas após o contato e separação. A intensidade da força eletrostática é calculada com a Lei de Coulomb: ( ) ( ) 2 62 2 A B A 9 0 02 2 2 2 2 0,5 10 CQ Q Q Nm F k F k F 9 10 F 22,5 N d d C 1 10 m − − = = = = Resposta da questão 4: @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 14 de 21 [D] 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 2 k q q k q q F 9 (i) d d k 5 q 8 q k q q F' F' 40 (ii) d d = = = = Fazendo (i) (ii), vem: 1 2 2 1 2 2 k q q 9 9 1d F' 9 40 F' 360 N k q qF' F' 40 1 40 d = = = = Resposta da questão 5: [D] A figura mostra as forças atrativas e repulsivas agindo sobre a carga A, bem como a resultante dessas forças. Resposta da questão 6: [B] Do enunciado, a esfera 3 está eletrizada negativamente. Como a esfera 1 é repelida pela 3, ela também está eletrizada negativamente. Como a esfera 2 é atraída pelas outras duas, ou ela está eletrizada positivamente, ou está neutra. Ilustrando: Esfera 3 Esfera 1 Esfera 2 Negativa Negativa Positiva ou Neutra Resposta da questão 7: a) Dados: 10 191Q 0,8nC 8 10 C; e 1,6 10 C. − −= = = @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 15 de 21 10 91 1 19 Q 8 10 Q N e N N 5 10 . e 1,6 10 − − = = = = b) Na eletrização por atrito, os corpos adquirem cargas de mesmo módulo e de sinais opostos. Assim: 10 2 1 2Q Q Q 8 10 C. −− −= = c) A intensidade média da corrente elétrica é dada por: 10 10Q 8 10I I 1,6 10 A. t 5Δ − −= = = d) Dados: 9 2 2 10 10 1 2k 9 10 N m /C ; Q Q Q 8 10 C; d 30cm 3 10 m. − −= = = = = = Aplicando a lei de Coulomb: ( ) ( ) 2 9 102 11 0 1 2 0 2 2 2 2 1 8 9 10 8 10k Q Q k Q 64 10 F d d 103 10 F 6,4 10 N. − − − − − = = = = = Resposta da questão 8: [A] Como as esferas são idênticas, após o contato elas adquirem cargas iguais. 2 Q 6 Q Q' 4 Q. 2 + = = Aplicando a lei de Coulomb às duas situações, antes e depois do contato. ( )( ) ( )( ) ( ) 2 1 12 2 2 2 1 1 22 2 2 2 2 22 2 k 2Q 6Q 12kQ F F d d F 12kQ d F 3 F . k 4Q 4Q F4kQ d 4kQ F F d2d = = = = = = Resposta da questão 9: [A] Aplica-se a Lei de Coulomb para as duas situações: 1 2 1 2 Q Q F k d = ( ) 1 2 1 2 2 2 2 3Q Q Q Q3 F k k 4 d2d = = Fazendo 2 1F / F @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 16 de 21 3 32 2 2 1 F 3 3 F 4 10 N F 3 10 N F 4 4 − −= = = Resposta da questão 10: [A] A expressão da Lei de Coulomb é: 1 2 2 k q q F . d = A intensidade da força elétrica entre duas partículas eletrizadas depende do meio, é diretamente proporcional ao módulo do produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Resposta da questão 11: [C] As alternativas [A], [B], [D] e [E] são falsas. A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados, em módulo, é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos. 0 1 2 2 k Q Q F d = Portanto, somente a alternativa [C] está correta. Resposta da questão 12: [A] Essas forças formam um par ação-reação, portanto têm: mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos. Resposta da questão 13: [D] Para as gotas em repouso, temos a força resultante igual à zero, portanto a intensidade da força elétrica é exatamente igual ao módulo do peso de cada gota. e mg F P qE mg E (1) q = = = Usando a equação para o campo elétrico uniforme, temos: U Ed (2)= Juntando as duas equações, encontra-se a diferença de potencial U : 15 2 2 19 mg 1,6 10 kg 10 m / s 1,8 10 m U d U q 4 1,6 10 C U 450 V − − − = = = @matematicacomaruaLISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 17 de 21 Resposta da questão 14: A força resultante é a força elétrica. Aplicando o princípio fundamental da dinâmica: 2 9 12 2 res el 2 2 3 k Q Q k Q 9 10 10 F F m a a a 9 m s . d m d 10 1 − − = = = = = Resposta da questão 15: Por simetria Q3 só ficará em equilíbrio se Q1 = Q2. Como Q1 e Q2 têm o mesmo sinal elas irão repelir-se, portanto elas devem ser atraídas por Q3 para também permanecerem em equilíbrio. Sendo assim Q1 = Q2 >0 e a atração entre Q3 e Q1 deve ser compensada pela repulsão entre Q2 e Q1. 1 3 1 2 2 2 13 12 k Q Q k Q Q d d = 3 2 9 2 32 2 Q Q Q 4 Q 12x10 C 0,1 0,2 −= → = = 9 1 2Q Q 12 10 C −= = Portanto, o valor da carga 1Q , em unidades de 910 C− , é igual a 12. Resposta da questão 16: [A] De acordo com a figura abaixo, estão representados em azul as forças correspondentes a cada carga no ponto da carga de prova ( q).− A carga ( Q)− provoca uma força de repulsão na carga de prova, enquanto a carga ( Q)+ provoca uma atração, sendo ambas de mesma intensidade, pois o módulo das cargas e as distâncias são iguais. A soma vetorial destes dois efeitos provoca sobre a carga de prova uma força resultante horizontal da esquerda para a direita como ilustrado em marrom. Portanto, a alternativa correta é [A]. Resposta da questão 17: [E] @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 18 de 21 Ilustrando as forças na carga q, temos: Onde: 6 2 cos 26 2 θ = = Pela lei de Coulomb, obtemos 1F e 2F : ( ) ( ) 9 4 5 0 1 12 2 9 4 5 0 2 22 2 k Q q 9 10 2 10 2 10 F F 1N d 6 k Q q 9 10 2 10 2 10 F F 0,5 N d 2 6 2 − − − − = = = = = = Portanto, a força resultante sobre a carga q é de: r 1 2 r 2 F F 2F cos 1 2 0,5 2 F 0,3 N θ= − = − Na direção do eixo y e com sentido para cima. Resposta da questão 18: [A] A Figura 1 mostra a forças que agem sobre a esfera colocada em B. Como há equilíbrio, essas forças devem formar um triângulo, como mostra a Figura 2. @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 19 de 21 Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo, onde a constante eletrostática é 9k 9 10= N.m2/C2. Dado: d = 6 cm = 26 10− m. Na Figura 1: 6 3 tg 0,75. 8 4 = = = Na Figura 2: 22 2 2 4 2 14 9 7 mg tg dF kQ tg F P tg mg tg Q P kd 0,2 10 0,75 36 10 Q 60 10 9 10 Q 60 10 C. − − − = = = = = = = Resposta da questão 19: [D] A figura mostra um esquema da situação descrita. As forças repulsivas de 1Q e 2Q sobre 3Q devem se equilibrar. ( ) ( ) 1 3 2 3 2 2 1 2 2 2 1 1 k Q Q k Q Q Q Q0,36 F F 2,25. Q 0,16 Q0,4 L 0,6 L = = = = Resposta da questão 20: [A] O triplo contato faz com que a carga total divida-se por três. @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 20 de 21 Portanto, A B Q q q 3 = = . A força será repulsiva de valor: 2 0 0 2 2 Q Q x k Q3 3k d 9d = . Resposta da questão 21: [C] Resposta da questão 22: [D] Das informações iniciais sabemos que: 2 2 k q q q F F k dd = → = Na configuração apresentada a força resultante sobre 1q é: 2 2 resultante 21 31 2 2 resultante 2 2 2 4 2 4 resultante 4 4 22 4 resultante 4 F F F k 3q q k 4q q F d d 9k q 16k q F d d 25k q q F 5k 5 F dd = + = + = + = = = Resposta da questão 23: [C] Para a primeira situação, temos: ( ) 3 2 2 kQq 20 kQq 2,88 10 1,2 10 − − = = Após o reposicionamento, teremos: ( ) 3 2 5 2 kQq 2,88 10 F' 1,6 100,4 10 F' 180 N − − − = = = Resposta da questão 24: [B] Resposta da questão 25: [D] @matematicacomarua LISTA DE EXERCÍCIOS – LEI DE COULOMB – PROFESSOR ARUÃ DIAS Página 21 de 21 Resposta da questão 26: [B] Resposta da questão 27: [A] Como são iguais as distâncias entre as cargas e o ponto de origem e as cargas das duas partículas, a força resultante nesse ponto é nula. Assim, qualquer carga colocada na origem não sofre ação de forças e permanece em repouso. Resposta da questão 28: [C] Resposta da questão 29: [B] Resposta da questão 30: [E]
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