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Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 1 AVALIAÇÃO A DISTÂNCIA 1 ICF2 E ICF2Q Nome:____________________________________________________ Pólo: ____________________________________________________ A sua nota da AD1 será composta 4 questões valendo no total 10 pontos.Se sua nota da AD1, mais os pontos extras da oficina, for maior que 10,os pontos extras da AD1 multiplicados por 0,25 serão adicionados à sua nota da AP1. Os pontos extras só serão adicionados à AP1 se o aluno fizer a AP1. Os pontos extras da oficina só serão adicionados na AD1 se você fizer a AD1. Não dispense a ajuda da tutoria presencial, nem da tutoria à distância para fazer a sua AD1. Você pode entrar em contado com os tutores à distância pelo telefone 0800-2823939 ou pelas ferramentas da plataforma denominadas Sala de Tutoria” e Chat. Lá você pode colocar a sua dúvida. Utilize também os recursos (vídeos, exemplo etc) disponíveis na Sala da Disciplina de ICF2 da Plataforma Cederj. Se você tem grandes dificuldades em Matemática não deixe de estudar os textos que estão na Sala de Disciplina em Revisões de Matemática Faça a AD1 à medida que você for estudando. Questão Nota Rubrica AD1 1a 2a 3a 4a Total Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 2 Questão 1 (valor 2,0 pontos) Considere a distribuição de cargas (Q1=Q2=Q3= Q4=q<0) pontuais apresentada na Figura 3. A circunferência tem raio r e está centrada na origem do plano cartesiano da figura 1. a) Desenhe no ponto P, o vetor campo elétrico devido a cada carga. b) Calcule o módulo do campo elétrico, devido a cada carga, no ponto P |�| � �� �� |�| � �� �� |��| � |��| � |� | � |� | � �� �� c) Calcule as componentes do campo elétrico, devido a cada carga, no ponto P �� � ��,� � ��,� � � ,� � � ,� � � � � � �� �� � �� �� � � �� � ��,� � ��,� � � ,� � � ,� � �� �� � �� �� � � � � � � d) Determine campo elétrico resultante no ponto P em termos dos vetores unitários ^ i e jˆ �������� � ���̂ � ���̂ �������� � � �̂ � � �̂ � � e) Determine a força resultante que atua em uma carga elétrica Q<0 colocada no Ponto P. �������� � ��������� �������� � � f) Expresse essa força em termos dos vetores unitários ^ i e jˆ �������� � � �̂ � � �̂ i j Q1 Q4 Q3 Q2 Figura 1. E2 E1 E3 E4 P Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 3 Questão 2 (3,0 pontos): Só ganham pontos na questão os alunos que fizeram experimento 1 da Prática 1. a. Qual é o objetivo do experimento 1? O objetivo do experimento 1 é mapear as superfícies equipotenciais entre dois eletrodos paralelos, imersos em uma cuba, entre os quais é criada uma diferença de potencial. b. Descreva resumidamente o procedimento experimental do experimento 1. Após os eletrodos serem ligados a uma fonte de tensão, o multímetro é ajustado para atuar como voltímetro, sendo seu terminal negativo ligado ao eletrodo de menor potencial elétrico. c. Construa uma tabela com os seus dados do experimento 1. Utilize o modelo da tabela desenhada a seguir: X[m] δX[m] V[V] δV[V] 0,010 0,002 1,4 0,5 0,020 0,002 2,3 0,5 0,030 0,002 3,3 0,5 0,040 0,002 4,7 0,5 0,050 0,002 5,7 0,5 0,060 0,002 6,8 0,5 0,070 0,002 8,2 0,5 Denominamos a incerteza na posição e a incerteza a incerteza no potencial elétrico d. Calcule a incerteza relativa da posição e a incerteza relativa do potencial . Qual delas é menor? Pela análise da tabela, concluímos que as menores incertezas relativas pertencem às medidas da posição x. e. Faça um gráfico em um papel milimetrado do potencial versus a posição. Não esqueça de colocar as barras de incerteza nos pontos. (Utilize o complemento do Módulo 1 denominado “Construção e um gráfico”. Ele foi disponibilizado na Aula 4 da Sala da disciplina). xδ Vδ xx /δ VV /δ Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 4 Colocando a medida com menor incerteza relativa no eixo das abscissas, definimos a escala: 7 0, 21 33 cm cm= para cada quadrinho da escala, que arredondamos para 0, 25cm . 8, 2 0,164 50 V V= para cada quadrinho da escala, que arredondamos para 0, 2V . Obtemos então o gráfico abaixo. Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 5 f. Ajuste os seus pontos experimentais por uma reta. A reta deve cortar o maior número de barras de incerteza. A partir da reta traçada, determine o seu coeficiente angular. Que grandeza o coeficiente angular desta reta fornece? A reta foi traçada no gráfico. Para a determinação do coeficiente angular, foram usados os dois pontos marcados em amarelo, resultando em: 23 0,2 1, 2 10 / 2 0,25 V V m cm × = × × , o qual corresponde ao valor do campo elétrico na região entre os eletrodos. g. Utilize a reta do seu gráfico para estimar o potencial elétrico no ponto x=2,5cm. Observando o gráfico, vemos que o potencial elétrico em x=2,5cm é V 15 0, 2 3V V= × = . h. Estime o campo elétrico entre os terminais lineares, nos pontos próximos à região central da cuba de acrílico utilizando a reta que você traçou. O coeficiente angular fornecido pelo programa foi de aproximadamente ( ) 21,19 0,55 10 /V m± × , o qual é bem próximo àquele obtido pela reta traçada à mão. Este valor corresponde ao campo elétrico na região central entre os eletrodos e, por ter sido calculado pelo método dos mínimos quadrados, é certamente o mais confiável. Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 6 Questão 3. (3 pontos) Uma carga Q= -50 nC é localizada a 0,30 m de um ponto A e 0,50 m de um ponto B. a) Qual é o potencial em A ? � � �� � �� � �� �� � 9 · !"#$%& '& · �50 · 10+,- 0,30/ � �1500 0//b) Qual é o potencial em B ? �2 � �� �2 � 9 · !"#$%& '& · �50 · 10+,- 0,50/ � �900 0// c) Se uma carga 3 � 30 4- move-se de A para B enquanto a carga Q permanece fixa, qual a diferença de potencial no qual a carga q se move ? ∆� � �2 � �� � 600 0// d) Quanto trabalho é feito pelo campo elétrico devido a carga Q a medida que q se move de A para B ? 7 � 3 · ∆� � 1,80 · 10+9: A | B Introdução às Ciências Físicas 2 1o Semestre de 2014 AD1 de ICF2 e ICF2Q AD1-1osem-2014-v1.2 Prof. Angelo Gomes 7 QUESTÃO 4. (2 pontos) Um fio de cobre de 3,2 mm de diâmetro carrega uma corrente de 5,0A. Determine a velocidade de deslocamento dos elétrons livres. Assuma que um elétron por átomo de Cu é livre para se mover e os outros permanecem ligados ao átomo. Dados: massa atômica do Cobre 63.5 u.m.a. (unidades de massa atômica) Número de Avogadro: 6,02x1023 Densidade do Cu: 8,9x103 kg/m3 ; � 0 � � 0 //<'= > � ?@9 � ? �9 4 B � ∆� ∆C � D;EF> EF � B D;> � B/ D0<'=> EF � 5 G · 65,3 · 10+H�I 1,6 · 10+!,- · 6,02 · 109HDKDC@L;M · 8,9 · 10+!,�I//H · 8,0 · 10+N/H EF � 4,6 · 10 +O//M
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