Fís 2 - Edu - Resolução Semana 2 - 2022 - Ext Fís 2 - Elét, Mag, Gravit, Est

Prévia do material em texto

Resolução Semana 2 - 2022 - Ext Fís 2 - Elét, Mag, Gravit, Estát 
 
Prof. Edu Lessi - Física 2 - TETRA 
 
1 
Resposta da questão 1: 
 [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 
3 3
 Q 2 Q.
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 2: 
 a) Triplica. 
b) Diminuirá 4 vezes. 
 
Resposta da questão 3: 
 [E] 
 
Dados: QA = Q; QB = 
Q
2
; QC = 0 e QD = – Q 
Quando dois corpos condutores idênticos são colocados em contato, 
as cargas finais são iguais e correspondem à média aritmética das 
cargas iniciais, ou seja: 
' ' 1 2
1 2
Q Q
Q Q
2

  . Apliquemos essa expressão aos vários 
contatos descritos no enunciado. 
A com B: QA1 = QB1 = A B
Q
Q
Q Q 3 Q2
2 2 4


  ; 
C com D: QC1 = QD1 = C D
Q Q 0 ( Q) Q
2 2 2
   
  ; 
C com B: QC2 = QB2 = C1 B1
3 QQ
Q Q Q2 4 ;
2 2 8
 

  
A com C: QA3 = QC3 = A1 C2
3 Q Q
Q Q 7 Q4 8
2 2 16


  . 
Portanto, a carga final da esfera C é QC3 = 
7 Q
16
. 
 
Resposta da questão 4: 
 [E] 
 
V
E d V E e V
d F .
d
F q E F e E

  
 
   
 
Resposta da questão 5: 
 Aplicando as regras práticas (da mão direita ou da esquerda) do 
eletromagnetismo, conclui-se que a força magnética é vertical e para 
cima. Para que a partícula eletrizada não sofra desvio a resultante 
das forças deve ser nula. Assim a força elétrica tem direção vertical 
e para baixo. Como a carga é positiva, a força elétrica tem o mesmo 
sentido das linhas de força do campo elétrica, ou seja, as linhas de 
força do campo elétrico dever sem orientadas no sentido da 
placa ,2P como indicado na figura. 
 
 
 
Dados: 3E 20 N/C; B 0,004 T 4 10 T.

    
 
Combinando as expressões das forças elétrica e magnética, 
calculamos o módulo da velocidade da partícula. 
3
3
E 20
q v B q E v v 5 10 m/s.
B 4 10
      

Resposta da questão 6: 
 O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar a carga entre 
os pontos A e B é dada pelo produto entre módulo da carga 
elétrica e a diferença entre os potencias elétricos dos dois pontos. 
Desta forma, pode-se escrever: 
 
   
A B 1 2
6
A B
3
A B
q V V
400 10 100 20
32 10 J
τ
τ
τ





  
   
 
 
Resposta da questão 7: 
 Após o contato, as esferas terão o mesmo potencial elétrico. 
1 2 1 1
1 2 2 1
1 2 2 2
kQ kQ Q R 5 1
V V Q 2Q
R R Q R 10 2
         (01) 
 
A carga total não muda, portanto: 1 2Q Q 3  (02) 
 
Substituindo 01 em 02, vem: 1
1 1 1
2
Q 1 C
Q 2Q 3 3Q 3
Q 2 C
μ
μ

     

 
Resposta da questão 8: 
 Dados: V = 600 V; E = 200 V/m; k = 9  109 N.m2/C2. 
 
Como o Potencial elétrico é positivo, a carga é positiva. Então, 
abandonando os módulos, temos: 

       

2
2
kQ
V
V kQ r V 600r
 r r r = 3 m.
kQ E r kQ E 200
E
r
 
Substituindo na expressão do Potencial: 
  9
9
3 600r VkQ
V Q 200 10
r k 9 10
     

  
Q = 2  10–7 C. 
 
Resposta da questão 9: 
 [D] 
 
O elétron-volt é uma unidade de energia. Equivale ao trabalho da 
força elétrica para acelerar uma partícula com carga igual à carga 
elementar    19(q e 1,6 10 ) numa ddp de 1 volt. 
Na eletrostática, a expressão do trabalho da força elétrica é: 
       19 19
Fel Fel
W q U W (1,6 10 )(1) 1eV 1,6 10 J 
Resposta da questão 10: 
 
 2 
 [C] 
 
Na lâmpada 1: 
 
1 1 1 1 1
1 1 1 1 1
P U i 100 100 i i 1 A.
U U R i 200 100 R 1 R 100 .Ω
    
      
 
Na lâmpada 2, supondo que a resistência mantenha-se constante: 
 
 


 
        
 


  
    
     
  
2
2 222
2 2
2 2''
2 222
2
2
2
2 2 2 2 2
2 2 2 2
2 2
U
P
P U R 100 100R
 
P' R 64 U'UU
P'
R
10 100
 U' 80 V.
8 U'
P' U' i 64 80 i i 0,8 A.
U U' R i 200 80 R 0,8 
120
 R R 150 .
0,8
Ω
 
 
Resposta da questão 11: 
 Dados: R 5 ; U 120 V; t 10min 1/ 6h.Ω Δ    
2 2U 120 1
E P t t 480 W h E 0,48 kW h.
R 5 6
Δ Δ Δ Δ         
Resposta da questão 12: 
 [E] 
 
Dados: St = 1 min = 60 s. 
As resistências equivalentes das associações série (RS) e paralelo 
(RP) são, respectivamente: 
SR 2 R e P
R
R .
2
 
Para o mesmo aquecimento, é necessária a mesma quantidade de 
calor nas associações paralelo e série (QP = QS). Aplicando a 
expressão da potência elétrica para uma associação de resistores: 
         
  
       
    
2 2
P S P P S S P S
P S
S S SP
P P
P P
U U
Q Q P t P t t t 
R R
t t tt
 2 t t 
R 2 R 2 4
2
60
 t t 15 s.
4
 
Resposta da questão 13: 
 [B] 
 
Dados: M = 300 g; R = 12  ; I = 10 A; c = 1 cal/g°C; LV = 540 
cal/g; 1 cal = 4,2 J. 
A quantidade de calor necessária para o processo é: 
    
  
    
  
sensível latente
V
Q Q Q 
M 300
Q M c L 300 1 100 20 540
3 3
 Q 78.000 cal 327.600 J.
Δθ 
Mas: 
 
     
   
2
Q Q Q 327.600
P t t 
t P 12 100R I
 t 273 s t 4 min e 33 s.
Δ Δ
Δ
Δ Δ
 
 
Resposta da questão 14: 
 [A] 
 
Dados: VP = 1.000 W; IP = 2.000 W; U = 120 V; 
Da expressão da potência elétrica: 
 



    



     
 
2
I2 2
I
2
V
V
2
I V I V
2
V I V I
I
V
U
R
PU U
P R 
R P U
R
P
R P R PU
 
R P R PU
R 1.000
0,5.
R 2.000