Prova D Física III Prof. Felipe Freitas

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UnilesteMG - Centro Universita´rio do Leste de Minas Gerais
Curso de Engenharia
Prof. Felipe de Brito Freitas
DISCIPLINA: FI´SICA III - ELETRICIDADE E MAGNETISMO
Nome: RA:
Primeira Prova - Data: / / - Valor: 35 pontos - Nota:
Questa˜o 1 (7 pontos)
A figura 1 (e) apresenta 3 part´ıculas carregadas, q1, q2 e q4. A carga de q4 e´ de −3,20× 10
−19 C e
esta´ a uma distaˆncia 3R/4 da part´ıcula 1 sobre uma reta que faz um aˆngulo de 60o com o semi-eixo
positivo de x. Sabendo que R e´ a distaˆncia entre q1 e q2 e vale 2 cm, determine a forc¸a eletrosta´tica
entre q1 e q4.
Figura 1: Figura para a questa˜o 1.
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Questa˜o 2 (7 pontos)
A figura 2 mostra um dipolo ele´trico formado por um ele´tron e um pro´ton. Determine (a) o
mo´dulo e (b) a orientac¸a˜o do campo ele´trico produzido pelo dipolo ele´trico em um ponto P situado
a uma distaˆncia r = 20d = 2 nm.
Figura 2: Figura para a questa˜o 2.
Questa˜o 3 (7 pontos)
Na figura 3, as treˆs part´ıculas sa˜o mantidas fixas no lugar e teˆm cargas q1 = q2 = +e e q3 = +2e.
A distaˆncia a = 6 µm. Determine (a) o mo´dulo e (b) a direc¸a˜o do campo ele´trico.
Figura 3: Figura para a questa˜o 3.
Questa˜o 4 (7 pontos)
Uma linha infinita de cargas produz um campo de mo´dulo 4,5× 104 N/C a uma distaˆncia de 2,0
m. Calcule a carga contida em 3,45 m dessa linha.
Questa˜o 5 (7 pontos)
Observa-se experimentalmente que o campo ele´trico em uma certa regia˜o da atmosfera terrestre
aponta verticalmente para baixo. A uma altitude de 300 m o campo tem um mo´dulo de 60,0 N/C; a
uma altitude de 200 m o mo´dulo e´ de 100 N/C. Determine a carga em excesso contida em um cubo
com 100m de aresta e faces horizontais a 200 e 300 m de altitude.
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UnilesteMG - Centro Universita´rio do Leste de Minas Gerais
Curso de Engenharia
Prof. Felipe de Brito Freitas
DISCIPLINA: FI´SICA III - ELETRICIDADE E MAGNETISMO
Nome: RA:
Primeira Prova - Data: / / - Valor: 35 pontos - Nota:
Questa˜o 1 (7 pontos)
Na figura 4, as cargas das part´ıculas sa˜o q1 = −q2 = 100 nC e q3 = −q4 = 200 nC. Os lados
do retaˆngulo sa˜o a = 5,0 cm e 2a. Determine (a) a componente x e (b) a componente y da forc¸a
eletrosta´tica a` que esta´ submetida a part´ıcula 3 devido presenc¸a da part´ıcula 2.
Figura 4: Figura para a questa˜o 1.
Questa˜o 2 (7 pontos)
A figura 5 (e) apresenta 3 part´ıculas carregadas, q1, q2 e q4. A carga de q4 e´ de −3,20× 10
−19 C e
esta´ a uma distaˆncia 3R/4 da part´ıcula 1 sobre uma reta que faz um aˆngulo de 60o com o semi-eixo
positivo de x. Sabendo que R e´ a distaˆncia entre q1 e q2 e vale 2 cm, determine a forc¸a eletrosta´tica
entre q1 e q4.
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Figura 5: Figura para a questa˜o 2.
Questa˜o 3 (7 pontos)
Um disco de 2,5 cm de raio possui uma densidade superficial de cargas de 5,3 µC/m2 na superf´ıcie
superior. Qual e´ o mo´dulo do campo ele´trico produzido pelo disco em um ponto sobre o eixo central
a uma distaˆncia z = 12 cm do centro do disco?
Questa˜o 4 (7 pontos)
Uma linha infinita de cargas produz um campo de mo´dulo 4,5× 104 N/C a uma distaˆncia de 2,0
m. Calcule a carga contida em 3,45 m dessa linha.
Questa˜o 5 (7 pontos)
Uma esfera condutora uniformemente carregada com 1,2 m de diaˆmetro possui uma densidade
superficial de cargas de 8,1 µC/m2. Determine o fluxo ele´trico atrave´s da superf´ıcie da esfera.
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UnilesteMG - Centro Universita´rio do Leste de Minas Gerais
Curso de Engenharia
Prof. Felipe de Brito Freitas
DISCIPLINA: FI´SICA III - ELETRICIDADE E MAGNETISMO
Nome: RA:
Primeira Prova - Data: / / - Valor: 35 pontos - Nota:
Questa˜o 1 (7 pontos)
O nu´cleo de um a´tomo de ferro tem um raio de 4,0 × 10−15 m e conte´m 26 pro´tons. (a) Qual e´
o mo´dulo da forc¸a de repulsa˜o eletrosta´tica entre dois pro´tons do nu´cleo de ferro separados por uma
distaˆncia de 4,0× 10−15 m? (b) Qual e´ a forc¸a eletrosta´tica entre os nu´cleos de dois a´tomos de ferro?
Questa˜o 2 (7 pontos)
Um disco de 2,5 cm de raio possui uma densidade superficial de cargas de 5,3 µC/m2 na superf´ıcie
superior. Qual e´ o mo´dulo do campo ele´trico produzido pelo disco em um ponto sobre o eixo central
a uma distaˆncia z = 12 cm do centro do disco?
Questa˜o 3 (7 pontos)
Na figura 6, as treˆs part´ıculas sa˜o mantidas fixas no lugar e teˆm cargas q1 = q2 = +e e q3 = +2e.
A distaˆncia a = 6 µm. Determine (a) o mo´dulo e (b) a direc¸a˜o do campo ele´trico.
Figura 6: Figura para a questa˜o 3.
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Questa˜o 4 (7 pontos)
(a) O tambor de uma fotocopiadora tem um comprimento de 42 cm e um diaˆmetro de 12 cm.
O campo ele´trico nas proximidades da superf´ıcie do tambor e´ de 2,3 × 105 N/C. Qual e´ densidade
superficial de cargas do tambor? (b) O fabricante deseja produzir uma versa˜o compacta da ma´quina.
Para isso e´ necessa´rio reduzir o comprimento do tambor para 28 cm e o diaˆmetro para 8,0 cm. O
campo ele´trico deve permanecer o mesmo. Qual a carga para esse novo tambor?
Questa˜o 5 (7 pontos)
Observa-se experimentalmente que o campo ele´trico em uma certa regia˜o da atmosfera terrestre
aponta verticalmente para baixo. A uma altitude de 300 m o campo tem um mo´dulo de 60,0 N/C; a
uma altitude de 200 m o mo´dulo e´ de 100 N/C. Determine a carga em excesso contida em um cubo
com 100m de aresta e faces horizontais a 200 e 300 m de altitude.
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UnilesteMG - Centro Universita´rio do Leste de Minas Gerais
Curso de Engenharia
Prof. Felipe de Brito Freitas
DISCIPLINA: FI´SICA III - ELETRICIDADE E MAGNETISMO
Nome: RA:
Primeira Prova - Data: / / - Valor: 35 pontos - Nota:
Questa˜o 1 (7 pontos)
Na figura 7, as cargas das part´ıculas sa˜o q1 = −q2 = 100 nC e q3 = −q4 = 200 nC. Os lados
do retaˆngulo sa˜o a = 5,0 cm e 2a. Determine (a) a componente x e (b) a componente y da forc¸a
eletrosta´tica a` que esta´ submetida a part´ıcula 3 devido presenc¸a da part´ıcula 2.
Figura 7: Figura para a questa˜o 1.
Questa˜o 2 (7 pontos)
A figura 8 mostra um dipolo ele´trico formado por um ele´tron e um pro´ton. Determine (a) o
mo´dulo e (b) a orientac¸a˜o do campo ele´trico produzido pelo dipolo ele´trico em um ponto P situado
a uma distaˆncia r = 20d = 2 nm.
Figura 8: Figura para a questa˜o 2.
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Questa˜o 3 (7 pontos)
O nu´cleo de um a´tomo de ferro tem um raio de 4,0 × 10−15 m e conte´m 26 pro´tons. (a) Qual e´
o mo´dulo da forc¸a de repulsa˜o eletrosta´tica entre dois pro´tons do nu´cleo de ferro separados por uma
distaˆncia de 4,0× 10−15 m? (b) Qual e´ a forc¸a eletrosta´tica entre os nu´cleos de dois a´tomos de ferro?
Questa˜o 4 (7 pontos)
(a) O tambor de uma fotocopiadora tem um comprimento de 42 cm e um diaˆmetro de 12 cm.
O campo ele´trico nas proximidades da superf´ıcie do tambor e´ de 2,3 × 105 N/C. Qual e´ densidade
superficial de cargas do tambor? (b) O fabricante deseja produzir uma versa˜o compacta da ma´quina.
Para isso e´ necessa´rio reduzir o comprimento do tambor para 28 cm e o diaˆmetro para 8,0 cm. O
campo ele´trico deve permanecer o mesmo. Qual a carga para esse novo tambor?
Questa˜o 5 (7 pontos)
Uma placa meta´lica quadrada de 8,0 cm de lado e espessura insignificante possui uma carga total
de 6,0× 10−6 C. (a) Estime o mo´dulo E do campo ele´trico perto do centro da placa supondo que a
carga esta´ distribu´ıda uniformemente pelas duas faces da placa. (b) Estime E a 30 m de distaˆncia
da placa.
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