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FÍSICA GERAL III (FIS.403) Lista de Exercícios II Profa Sandra Nakamatsu 1. O fluxo através de uma superfície plana de área A em um campo uniforme é máximo quando: A) a superfície é paralela a B) a superfície é perpendicular a C) a superfície tem formato retangular. D) a superfície tem formato quadrado. 2. Considere duas superfícies esféricas concêntricas, S1 com raio a e S2 com raio 2ª, ambas centradas na origem. Existe uma carga +q na origem e mais nenhuma outra. Compare o fluxo 1 através de S1 com fluxo 2 através de S2. A) 1 = 42. B) 1 = 22. C) 1 = 2. D) 1 = 2/2. 3. Um cubo de aresta igual a 1,4 m está posicionado conforme a Figura 1 em uma região de campo elétrico uniforme. Determine o fluxo elétrico através de sua face direita, se o campo elétrico é dado por: (a) (6 N/C) ; (b) (-2N/C) ; (c) (-3N/C) + (4N/C) ; (d) Calcule o fluxo total através do cubo em cada um desses campos. Figura 1. Referente ao exercício 3. R. q = 420 nC 4. Uma carga pontual de 1,84 C está no centro de uma superfície gaussiana cúbica de aresta 55 cm. Determine E através da superfície. R. = 208 kNm2/C. 5. Uma placa metálica (quadrada) com um lado de 8,0 cm tem carga total de 6,0 C. (a) Usando a aproximação de placa infinita, calcule o módulo campo elétrico 0,50 mm acima da superfície da placa próximo de seu centro. (b) Estime o módulo do campo a uma distância de 30 m. R. (a) Ea = 53 MN/C; (b) Eb = 60 N/C. 6. Um fio longo, reto e fino está carregado com -3,60 nC/m. O fio será envolvido por um cilindro uniforme carregado positivamente, tendo raio de 1,50 cm e sendo posicionado coaxialmente com o fio. A densidade de carga volumétrica do cilindro será selecionada de modo que o campo elétrico resultante na parte externa do cilindro seja nulo. Calcule a densidade de carga volumétrica necessária. R. = 5,09 C/m3. 7. Um condutor isolado de contorno arbitrário tem uma carga resultante de +10 C. No interior do condutor existe uma cavidade oca na qual está colocada uma carga pontual q = +3,0 C. Qual a carga (a) na parede da cavidade e (b) na superfície do condutor? R. (a) qcavidade = -3 C; (b) qcondutor = 13 C. 8. No modelo de quark de partículas fundamentais, um próton é composto de três quarks: dois quarks “up”, cada um com a carga de 2e/3 e um quark “down”, com carga de –e/3. Suponha que os três quarks estão equidistantes uns dos outros. Assuma essa distância como 1,32. 10-15 m e calcule (a) a energia potencial de interação entre os dois quarks “up” e (b) a energia potencial elétrica total do sistema. R. (a) 484 keV; (b) zero. 9. Em um típico clarão de um relâmpago, a diferença de potencial entre os pontos de descarga é em torno de 1,0.109 V e a quantidade de carga transferida é em torno de 30 C. (a) Quanta energia é liberada? (b) Se toda a energia liberada pudesse ser utilizada para acelerar um automóvel de 1200 kg a partir do repouso, qual seria a velocidade final do automóvel? R. (a) 30 GJ; (b) 7,1 km/s. 1,4 m y z x
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