A2 - Física - ondas e magnetismo

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Três cargas elétricas puntiformes e idênticas, image0125e3ac7de_20211113002959.gif, image0115e3ac7de_20211113002959.gif e image1125e3ac7de_20211113002959.gif, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme se verifica na figura a seguir:
 
image1135e3ac7de_20211113002959.jpg
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
O módulo da força elétrica exercida por image0125e3ac7de_20211113002959.gifsobre image0115e3ac7de_20211113003000.gif é de image1145e3ac7de_20211113003000.gif. Nesse sentido, qual é o módulo da força elétrica resultante sobre image0115e3ac7de_20211113003000.gif?
A Lei de Coulomb trata da força de interação entre as partículas eletrizadas e, a partir dessa Lei, sabemos que as partículas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem. Em um sistema que possui duas esferas com cargas  image0395e3ac7de_20211113002911.gif e image0405e3ac7de_20211113002911.gif, estas são colocadas em contato e, após separadas, ambas ficam eletrizadas, respectivamente, com outros valores de carga. É correto afirmar, então, que as cargas elétricas adquiridas por ambas são:
 
 discussão qualitativa dos fenômenos elétricos nos fez adotar a hipótese da existência de duas substâncias responsáveis pelas forças elétricas. Faz-se pertinente imaginar que as quantidades das duas podem ser quantificadas em uma grandeza que denominamos carga elétrica, de tal maneira que uma das substâncias corresponde a valores negativos dessa grandeza e a outra equivale a valores positivos. Assim, suponha que duas cargas,image0135e3ac7de_20211113002911.gif e image0145e3ac7de_20211113002911.gif se atraem, no vácuo, com uma força de intensidade igual a image0155e3ac7de_20211113002911.gif, estando separadas por uma distância de image0165e3ac7de_20211113002911.gif.
 
FÍSICA. A Lei de Coulomb. Disponível em:       http://www.ufjf.br/fisica/files/2013/10/FIII-01-03-A-lei-de-Coulomb.pdf. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
A partir do exposto, se a carga image0135e3ac7de_20211113002912.giffor igual a image0175e3ac7de_20211113002912.gif, então image0145e3ac7de_20211113002912.gif, em Coulomb,
Na natureza, há grandezas que podem ser divididas indefinidamente em partes menores, por exemplo, um intervalo de tempo. Elas são denominadas grandezas contínuas, pois suas medidas podem corresponder a qualquer número real. Há, também, grandezas que possuem um limite para a sua divisão em partes menores. Essas, por sua vez, são denominadas grandezas quantizadas. É o caso da carga elétrica de um corpo.
 
MÓDULO 1. Eletrostática. Disponível em:         https://docente.ifrn.edu.br/andrebrito/disciplinas/eletrostatica. Acesso em: 10 dez. 2019.
 
Considere um triângulo equilátero, com aresta de comprimento image0035e3ac7de_20211113002941.gif. Suponha que, em seus vértices, há partículas (pontuais) com cargas image0065e3ac7de_20211113002942.gif, image1515e3ac7de_20211113002942.gif e image1525e3ac7de_20211113002942.gif, conforme mostra a figura a seguir: 
 
image1535e3ac7de_20211113002942.jpg
Cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto cargas de sinal oposto se atraem. A força entre cargas puntiformes é proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
 
ELETRICIDADE e Magnetismo I. Carga elétrica. Disponível em: https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/107453/mod_folder/content/0/Lei%20de%20Coulomb.pdf?forcedownload=1. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
Suponha que duas cargas puntiformes image0305e3ac7de_20211113002921.gif e image0315e3ac7de_20211113002921.gifestão separadas por uma distância image0035e3ac7de_20211113002921.gif e possuem uma força de atração image0325e3ac7de_20211113002922.gif. Em seguida, elas entram em contato com posterior separação das esferas com uma distância image0035e3ac7de_20211113002922.gif, sendo a força image0335e3ac7de_20211113002922.gif o módulo da nova força coulombiana entre image0345e3ac7de_20211113002922.gif e image0355e3ac7de_20211113002922.gif. É correto afirmar, então, que o quociente image0365e3ac7de_20211113002923.gif vale:
Leia o excerto a seguir:
 
“Campo elétrico é uma grandeza física vetorial que mede o módulo da força elétrica exercida sobre cada unidade de carga elétrica colocada em uma região do espaço sobre a influência de uma carga geradora de campo elétrico. Em outras palavras, o campo elétrico mede a influência que uma certa carga produz em seus arredores. Quanto mais próximas estiverem duas cargas, maior será a força elétrica entre elas por causa do módulo do campo elétrico naquela região”.
 
CAMPO Elétrico. Mundo Educação, 2019. Disponível em:         https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm. Acesso em: 10 dez. 2019.
 
A respeito do campo elétrico, analise as afirmativas a seguir:
 
I. As linhas de campo elétrico nunca se iniciam em um ponto demarcado no espaço.
II. As linhas de campo elétrico nunca irão se cruzar em um ponto do espaço.
III. As linhas de campo elétrico nunca serão fechadas.
IV. As linhas de um campo elétrico sempre se iniciam em dois pontos demarcados no espaço.
 
Está correto o que se afirma em:
Duas cargas elétricas puntiformes image0065e3ac7de_20211113002929.gif e image1215e3ac7de_20211113002929.gifestão colocadas a uma distância image0035e3ac7de_20211113002929.gif e a força de interação eletrostática entre elas tem intensidade image0095e3ac7de_20211113002929.gif. Logo, se for substituída a carga image1225e3ac7de_20211113002929.gif por outra igual a image1235e3ac7de_20211113002930.gif, aumenta-se a distância entre elas para image1245e3ac7de_20211113002930.gif. Diante do exposto, qual é a intensidade na nova força de interação eletrostática entre elas?
 
Leia o excerto a seguir:
 
“Ernesto atritou um canudo de refresco com um pedaço de papel higiênico. Depois, colocou o canudo contra uma parede, enquanto Roberto observava. - Olha como ele fica grudado! - É a força eletrostática. As cargas do canudo fazem aparecer, na parede, cargas contrárias. É o fenômeno da indução - diz Roberto. - Ainda não estou entendendo. Roberto faz um desenho enquanto fala: - As cargas negativas do canudo empurram as cargas negativas da parede. Então, na parede, perto do canudo, vão ficar cargas positivas. Essas cargas positivas da parede atraem as cargas negativas do canudo. Então, o canudo é atraído pela parede e fica grudado nela”.
 
AULA 37. Atração Fatal. Disponível em:            http://aulasdefisica.com/download/fisicamedio/37-Atracao-fatal.pdf. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
Suponha a existência de duas cargas, em forma de esferas metálicas, eletricamente carregadas com cargas image0015e3ac7de_20211113002936.gif e image0025e3ac7de_20211113002937.gif, ambas separadas por uma distância image0035e3ac7de_20211113002937.gif, de forma que se se atraem eletrostaticamente. Se forem colocadas em contato e, logo em seguida, afastadas para uma nova distância image0045e3ac7de_20211113002937.gif, qual é a alternativa que apresenta corretamente a razão entre a intensidade das forças na interação, em especial nas situações inicial e final?
O poder das pontas explica o funcionamento do para-raio, inventado por Benjamin Franklin, em meados de 1750. Ele demonstrou o seu invento em uma experiência famosa, erguendo uma pipa em um dia chuvoso. As nuvens são carregadas e isso causa um campo elétrico no ar. Assim, o ar é normalmente isolante, mas, se for submetido a um campo elétrico muito intenso, pode ser ionizado para se tornar condutor. Quando isso acontece, ocorre uma descarga elétrica entre a nuvem e o chão, ou entre nuvens, que popularmente se denomina raio.
 
LABORATÓRIO de Eletricidade e Magnetismo. Introdução à Eletrostática. Disponível em:             http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
Na figura a seguir, há três redomas de mesmo raio, cujos quadrantes foram carregados uniformemente, com cargas positivas e negativas, com mesmo módulo:
 
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Fonte: Elaboradapelo autor.
 
A partir do exposto, analise as afirmativas a seguir:
 
I. O campo elétrico no centro do anel I é nulo.
II. O campo elétrico no centro do anel II tem direção e sentido de image1405e3ac7de_20211113002944.gif.
Leia o excerto a seguir:
 
“[...] - Como se fosse um ímã? - Como se fosse um ímã. Mas não é um ímã. Nem a parede nem o canudo estão imantados. Eles estão eletrizados. Essas forças elétricas, as forças magnéticas e a força gravitacional são parecidas, mas são forças diferentes. - É, mas nesse caso só a parede está puxando. Como o canudo não pode entrar na parede, fica grudado nela. Certo? Mas e se duas coisas estivessem puxando o canudo? Para onde ele iria? - Para responder a isso, podemos montar um aparelhinho parecido com o pêndulo eletrostático”.
 
AULA 37. Atração Fatal. Disponível em:            http://aulasdefisica.com/download/fisicamedio/37-Atracao-fatal.pdf. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
A partir do exposto, analise a seguinte proposição: Raimundo possui uma carga elétrica de valor igual a image0085e3ac7de_20211113002938.gif, exercendo uma força, de módulo image0095e3ac7de_20211113002939.gif, sobre outra carga igual aimage0105e3ac7de_20211113002939.gif. Nessa perspectiva, pode-se concluir que a carga image0115e3ac7de_20211113002939.gif exerce sobre image0125e3ac7de_20211113002939.gif uma força de módulo:
Leia o excerto a seguir:
 
“[...] - Como se fosse um ímã? - Como se fosse um ímã. Mas não é um ímã. Nem a parede nem o canudo estão imantados. Eles estão eletrizados. Essas forças elétricas, as forças magnéticas e a força gravitacional são parecidas, mas são forças diferentes. - É, mas nesse caso só a parede está puxando. Como o canudo não pode entrar na parede, fica grudado nela. Certo? Mas e se duas coisas estivessem puxando o canudo? Para onde ele iria? - Para responder a isso, podemos montar um aparelhinho parecido com o pêndulo eletrostático”.
 
AULA 37. Atração Fatal. Disponível em:            http://aulasdefisica.com/download/fisicamedio/37-Atracao-fatal.pdf. Acesso em: 5 dez. 2019.
 
A partir do exposto, analise a seguinte proposição: Raimundo possui uma carga elétrica de valor igual a image0085e3ac7de_20211113002938.gif, exercendo uma força, de módulo image0095e3ac7de_20211113002939.gif, sobre outra carga igual aimage0105e3ac7de_20211113002939.gif. Nessa perspectiva, pode-se concluir que a carga image0115e3ac7de_20211113002939.gif exerce sobre image0125e3ac7de_20211113002939.gif uma força de módulo: