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Física – Força Elétrica Professor: Tsuneo 1. (Fuvest) Duas cargas pontuais positivas, q1 e q2 = 4q1, são fixadas a uma distância d uma da outra. Uma terceira carga negativa q3 é colocada no ponto P entre q1 e q2, a uma distância X da carga q1 conforme mostra a figura. a) Calcule o valor de X para que a força sobre a carga q3 seja nula. b) Verifique se existe um valor de q3 para o qual tanto a carga q1 como a q2 permanecem em equilíbrio, nas posições do item a), sem necessidade de nenhuma outra força além das eletrostáticas entre as cargas. Caso exista, calcule este valor de q3; caso não exista, escreva "não existe" e justifique. 2. (Ufpe) Duas pequenas esferas carregadas repelem-se mutuamente com uma força de 1 N quando separadas por 40 cm. Qual o valor em Newtons da força elétrica repulsiva se elas forem deslocadas e posicionadas à distância de 10 cm uma da outra? 3. (Unesp) Dois corpos pontuais em repouso, separados por certa distância e carregados eletricamente com cargas de sinais iguais, repelem-se de acordo com a Lei de Coulomb. a) Se a quantidade de carga de um dos corpos for triplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? b) Se forem mantidas as cargas iniciais, mas a distância entre os corpos for duplicada, a força de repulsão elétrica permanecerá constante, aumentará (quantas vezes?) ou diminuirá (quantas vezes?)? 4. (Unicamp) Duas cargas elétricas Q1 e Q2 atraem-se, quando colocadas próximas uma da outra. a) O que se pode afirmar sobre os sinais de Q1 e de Q‚? b) A carga Q1 é repelida por uma terceira carga, Qƒ, positiva. Qual é o sinal de Q‚? 5. (Cesgranrio) No esquema a seguir, as cargas +Q de mesmo módulo estão fixas, enquanto a carga +q, inicialmente em repouso na origem do sistema de eixos, pode deslizar sem atrito sobre os eixos x e y. O tipo de equilíbrio que a carga +q experimenta nos eixos x e y, respectivamente, é: a) estável, estável. b) instável, instável. c) estável, instável. d) instável, estável. e) estável, indiferente. 6. (Fatec) Três cargas elétricas puntiformes q1, q‚ e qƒ estão eqüidistantes, fixas ao longo de um eixo, como na figura: As cargas q1 e q‚ são iguais, possuindo módulo q. Para que a força resultante sobre a carga q1 seja nula, o módulo da carga qƒ deve ser a) 6q b) 4q c) 3q d) 2q e) q 7. (Fei) Duas cargas puntiformes q1 = + 2 ˜C e q‚ = - 6 ˜C estão fixas e separadas por uma distância de 600 mm no vácuo. Uma terceira carga qƒ = 3 ˜C é colocada no ponto médio do segmento que une as cargas. Qual é o módulo da força elétrica que atua sobre a carga qƒ? Dados: constante eletrostática do vácuo K = 9.10ª N.m£/C£ a) 1,2 N b) 2,4 N c) 3,6 N d) 1,2.10-¤ N e) 3,6.10-¤ N 8. (Fei) Cargas elétricas puntiformes devem ser colocadas nos vértices, R, S, T e U do quadrado a seguir. Uma carga elétrica puntiforme q está no centro do quadrado. Esta carga ficará em equilíbrio quando nos vértices forem colocadas as cargas: 9. (Fei) Qual dos gráficos a seguir melhor representa a variação da força elétrica que uma carga puntiforme exerce sobre outra carga puntiforme quando a distância é alterada entre elas? 10. (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: K³ = 9 .10ª N . m£/c£ a) 1 . 10-¤ C b) 1 . 10-© C c) 3 . 10-© C d) 3 . 10© C e) 1 . 10-¦ C 11. (Fei) As cargas Q1 = 9˜C e Qƒ = 25˜C estão fixas nos pontos A e B. Sabe-se que a carga Q‚ = 2˜C está em equilíbrio sob a ação de forças elétricas somente na posição indicada. Nestas condições: a) x = 1 cm b) x = 2 cm c) x = 3 cm d) x = 4 cm e) x = 5 cm 12. (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 os módulos 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 13. (Fuvest) O módulo F da força eletrostática entre duas cargas elétricas pontuais q1 e q‚, separadas por uma distância d, é F = kq1q‚/d£ onde k é uma constante. Considere as três cargas pontuais representadas na figura adiante por + Q, - Q e q. O módulo da força eletrostática total que age sobre a carga q será a) 2kQq/R£. b) Ë3kQq/R£. c) kQ£q/R£. d) [(Ë3)/2] kQq/R£. e) [(Ë3)/2] kQ£q/R£. 14. (Mackenzie) No vácuo (k³ = 9 .10ª Nm£/C£), são colocadas duas cargas elétricas puntiformes de 2 . 10-§ C e 5 .10-§ C, distante 50 cm uma da outra. A força de repulsão entre essas duas cargas tem intensidade: a) 63 . 10-¤ N b) 126 . 10-¤ N c) 45 . 10-£ N d) 36 . 10-£ N e) 18 . 10-£ N 15. (Mackenzie) Duas cargas elétricas puntiformes idênticas Q1 e Q‚, cada uma com 1,0 . 10-¨ C, encontram-se fixas sobre um plano horizontal, conforme a figura adiante. Uma terceira carga q, de massa 10 g, encontra-se em equilíbrio no ponto P, formando assim um triângulo isósceles vertical. Sabendo que as únicas forças que agem em q são as de interação eletrostática com Q1 e Q‚ e seu próprio peso, o valor desta terceira carga é: Dados: k³ = 9,0 . 10ª N . m£/C£; g = 10 m/s£ a) 1,0 . 10-¨ C b) 2,0 . 10-¨ C c) 1,0 . 10-§ C d) 2,0 . 10-§ C e) 1,0 . 10-¦ C 16. (Mackenzie) Nos vértices A, B e C de um triângulo retângulo isósceles são fixadas, respectivamente, as cargas +Q, +Q e -Q, conforme a ilustração a seguir. No ponto médio M da hipotenusa do triângulo, é fixada uma carga puntiforme q, a qual ficará sujeita à ação de uma força resultante ù. A intensidade de ù é: a) (k.q.Q.Ë5)/2 b) (k.q.Q.Ë17)/2 c) k.q.Q.Ë5 d) k.q.Q.Ë17 e) 2k.q.Q.Ë5 17. (Mackenzie) Um corpúsculo fixo em A, eletrizado com carga elétrica qÛ=5˜C, equilibra no vácuo o corpúsculo B eletrizado com carga q½= -4˜C, como mostra a figura. Se g=10m/s£ e k³=9.10ª N.m£.C-£, então a massa do corpúsculo B é: a) 540 g b) 200 g c) 180 g d) 120 g e) 360 g 18. (Puccamp) Três pequenas partículas M, N e P, eletrizadas com cargas iguais, estão fixas nas posições indicadas na figura a seguir. A força de interação elétrica entre as partículas M e P tem intensidade 4,0×10-¥N. Nessas condições, a força elétrica resultante sobre a partícula N, em newtons, tem intensidade a) 3,6 × 10-¤ b) 2,7 × 10-¤ c) 1,8 × 10-¤ d) 9,0 × 10-¥ e) 4,0 × 10-¥ 19. (Puccamp) As cargas elétricas puntiformes Q1 e Q‚, posicionadas em pontos fixos conforme o esquema a seguir, mantêm, em equilíbrio, a carga elétrica puntiforme q alinhada com as duas primeiras. De acordo com as indicações do esquema, o módulo da razão Q1/Q‚ é igual a a) 36 b) 9 c) 2 d) 3/2 e) 2/3 20. (Puccamp) Duas pequenas esferas idênticas estão eletrizadas com cargas q e -5q e se atraem com uma força elétrica de intensidade F, quando estão separadas de uma distância d. Colocando-as em contato e posicionando-as, em seguida, a uma distância 2d uma da outra, a intensidade de novaforça de interação elétrica entre as esferas será a) f/2 b) f/3 c) f/4 d) f/5 e) f/10 21. (Uel) A força de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes, que estão a 20 cm uma da outra, é 0,030 N. Esta força aumentará para 0,060 N se a distância entre as cargas for alterada para a) 5,0 cm b) 10 cm c) 14 cm d) 28 cm e) 40 cm 22. (Ufes) Considerando-se a distribuição de cargas da figura a seguir, podemos afirmar que: (considere todas as cargas positivas) a) a carga q se move sobre a reta 1. b) a carga q se move sobre a reta 2. c) a carga q se move sobre a reta 3. d) a carga q se move sobre a reta 4 e) a carga q não se move. 23. (Ufmg) Observe a figura que representa um triângulo eqüilátero. 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 24. (Ufrs) Uma partícula, com carga elétrica q, encontra-se a uma distância d de outra partícula, com carga -3q. Chamando de F1 o módulo da força elétrica que a segunda carga exerce sobre a primeira e de F‚ o módulo da força elétrica que a primeira carga exerce sobre a segunda, podemos afirmar que a) F1 = 3F‚ e as forças são atrativas. b) F1 = 3F‚ e as forças são repulsivas. c) F1 = F‚ e as forças são atrativas. d) F1 = F‚ e as forças são repulsivas. e) F1 = F‚ / 3 e as forças são atrativas. 25. (Unesp) Duas esferas condutoras idênticas, carregadas com cargas + Q e - 3 Q, inicialmente separadas por uma distância d, atraem-se com uma força elétrica de intensidade (módulo) F. Se as esferas são postas em contato e, em seguida, levadas de volta para suas posições originais, a nova força entre elas será a) maior que F e de atração. b) menor que F e de atração. c) igual a F e de repulsão. d) menor que F e de repulsão. e) maior que F e de repulsão. 26. (Unesp) Assinale a alternativa que apresenta o que as forças dadas pela Lei da Gravitação Universal de Newton e pela Lei de Coulomb têm em comum. a) Ambas variam com a massa das partículas que interagem. b) Ambas variam com a carga elétrica das partículas que interagem. c) Ambas variam com o meio em que as partículas interagem. d) Ambas variam com o inverso do quadrado da distância entre as partículas que interagem. e) Ambas podem ser tanto de atração como de repulsão entre as partículas que interagem. 27. (Unirio) Duas esferas metálicas idênticas, de dimensões desprezíveis, eletrizadas com cargas elétricas de módulos Q e 3Q atraem-se com força de intensidade 3,0.10-¢N quando colocadas a uma distância d, em certa região do espaço. Se forem colocadas em contato e, após equilíbrio eletrostático, levadas à mesma região do espaço e separadas pela mesma distância d, a nova força de interação elétrica entre elas será: a) repulsiva de intensidade 1,0 . 10-¢ N b) repulsiva de intensidade 1,5 . 10-¢ N c) repulsiva de intensidade 2,0 . 10-¢ N d) atrativa de intensidade 1,0 . 10-¢ N e) atrativa de intensidade 2,0 . 10-¢ N 28. (Fuvest 2016) 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, 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) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas. Note e adote: 1nC = 10-9C Carga do elétron 191,6 10 C Constante eletrostática: 9 2 2 0K 9 10 N m C Não há troca de cargas entre cada esfera e o ambiente. 29. (Unesp 2015) 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) e) 30. (G1 - ifsul 2015) 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 31. (Unicamp 2014) 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) c) d) 32. (Mackenzie 2014) 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 33. (Fmp 2014) A figura acima ilustra duas cargas elétricas puntiformes que são mantidas fixas a uma distância de 1 metro. Uma terceira carga positiva q será abandonada em um ponto C interior ao segmento imaginário AB que une as cargas Q e 4Q. Esse ponto C será escolhido aleatoriamente. A probabilidade de que a terceira carga, assim que for abandonada, se desloque sobre o segmento no sentido de A para B é a) 1 6 b) 2 5 c) 1 5 d) 2 3 e) 1 3 34. (Pucrj 2012) Um sistema eletrostático composto por 3 cargas Q1 = Q2 = +Q e Q3 = q é montado de forma a permanecer em equilíbrio, isto é, imóvel. Sabendo-se que a carga Q3 é colocada no ponto médio entre Q1 e Q2, calcule q. a) – 2 Q b) 4 Q c) – ¼ Q d) ½ Q e) – ½ Q GABARITO 1. a) x = d/3. b) qƒ = - 4/9q1 2. 16 N. 3. a) Triplica. b) Diminuirá 4 vezes. 4. a) As cargas possuem sinais opostos. b) Negativa. 5. [C] 6. [B]7. [B] 8. [C] 9. [A] 10. [E] 11. [C] 12. [B] 13. [B] 14. [D] 15. [A] 16. [E] 17. [B] 18. [B] 19. [B] 20. [D] 21. [C] 22. [E] 23. [C] 24. [C] 25. [D] 26. [D] 27. [A] 28. a) Dados: 10 19 1Q 0,8nC 8 10 C; e 1,6 10 C. 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) Dados: 9 2 2 10 1 0 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. 29. [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. 30. [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 31. [D] A figura mostra as forças atrativas e repulsivas agindo sobre a carga A, bem como a resultante dessas forças. 32. [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 3 32 2 2 1 F 3 3 F 4 10 N F 3 10 N F 4 4 33. [E] Encontremos inicialmente o ponto de equilíbrio (P) entre as duas cargas, que é onde o campo elétrico devido a elas é nulo. Como as cargas tem mesmo sinal, esse ponto é entre elas, mais próximo da carga de menor módulo, como indicado na figura 1. 1 1 1 2 2 2 2 2 k Q k Q 4 QQ 1 2 E E x 1 xx x1 x 1 x 1 2 x 1 x x m . 3 A figura 2 mostra que, se essa terceira carga for colocada entre: - B e P, a força resultante sobre ela é para a esquerda e ela se dirige no sentido de B para A; - A e P, a força resultante sobre ela é para a direita e ela se dirige no sentido de A para B. Então, num comprimento total de 1m, a terceira carga somente se desloca de A para B em 1 3 de metro. Assim, a probabilidade pedida é: 1 13p p . 1 3 34. [C] O esquema ilustra a situação descrita. Como Q1 e Q2 têm mesmo sinal, elas se repelem. Então, para que haja equilíbrio, Q2 deve ser atraída por Q3. Assim, Q3 tem sinal oposto ao de Q1 e Q3. Sendo F32 e F12 as respectivas intensidades das forças de Q3 sobre Q2 e de Q1 sobre Q3, para o equilíbrio de Q2 temos: 3 2 31 2 32 12 2 2 2 2 k Q Q k Q Q k q k Q Q F F q 4d d 4 d2d 1 q Q. 4
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