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FÍSICA TEÓRICA III - LISTA DE EXERCÍCIOS 1 - Durante uma atividade no laboratório de física, um estudante, utilizando uma luva de material isolante, encostou uma esfera metálica A, carregada com carga +8 µC, em outra esfera metálica B, idêntica e eletricamente neutra. Em seguida, encosta a esfera B em outra C, também idêntica e eletricamente neutra. Podemos afirmar que a carga de cada uma das esferas medida pelo estudante ao final dos processos descritos foi: +2 µC 2 - Três esferas condutoras idênticas I, II e III têm, respectivamente, as seguintes cargas elétricas: 4q, -2q e 3q. A esfera I é colocada em contato com a esfera II e, logo em seguida, é encostada à esfera III. Pode-se afirmar que a carga final da esfera I será: 2q 3 - Um corpo eletrizado positivamente apresenta uma quantidade de carga de 480 µC. Sabendo-se que o corpo estava inicialmente neutro e que e =1,6 x 10-19, podemos afirmar que o número de elétrons pedidos pelo corpo é igual a: 3x10 15 4 - Uma esfera metálica, sustentada por uma haste isolante, encontra-se em equilíbrio eletrostático com uma pequena carga elétrica Q. Uma segunda esfera idêntica e inicialmente descarregada aproxima-se dela, até tocá-la, como indica a figura a seguir. Após o contato, a carga elétrica adquirida pela segunda esfera é: Q/2 5 - Na figura a seguir, um bastão carregado positivamente é aproximado de uma pequena esfera metálica (M) que pende na extremidade de um fio de seda. Observa-se que a esfera se afasta do bastão. Nesta situação, pode-se afirmar que a esfera possui uma carga elétrica total: positiva. 6 - Considere duas esferas carregadas respectivamente com +2,5 µC e -1,5 µC, dispostas horizontalmente e distantes 30 cm uma da outra. Podemos afirmar que a força eletrostática, em Newtons, entre as partículas, vale: 0,375 6 - Calcule a carga QB, no diagrama a seguir, de modo que o campo elétrico resultante em P seja nulo: 45 X 10-6C 7 - Duas esferas eletrizadas encontram-se no vácuo distantes horizontalmente 1m uma da outra. Sendo as cargas de cada uma delas igual a Q1 = 6x10-9 C e Q2= -2x10-8 C, podemos afirmar que a intensidade da força de interação eletrostática entre as duas esferas vale aproximadamente: 8 - Uma carga puntiforme de -10 x 10-6 C é lançada em uma campo elétrico de intensidade 10 6 N/C e a mesma adquire um sentido horizontal. Podemos afirmar que a intensidade da força que atua sobre a carga neste caso é igual a: 10 N 9 - Seja E o vetor campo elétrico num ponto de A de um campo elétrico. Colocando-se uma carga elétrica puntiforme q em A, a força elétrica F a que a carga fica submetida: tem o mesmo sentido de E se q > 0 e sentido oposto se q < 0; 10 - Uma carga elétrica de intensidade Q = +7µC gera um campo elétrico no qual se representam dois pontos, A e B, conforme mostra a Figura. Com base nesses dados, podemos afirmar que o trabalho realizado pela força para levar uma carga q = 2.10-6 C do ponto B até o ponto A é igual a: 0,063 J 11 - Uma carga puntiforme de 2x10-6 C é deslocada graças ao trabalho realizado por uma força elétrica, de um ponto de potencial 4x103 V até um ponto de potencial 2x103 V. Podemos afirmar que tal trabalho realizado pela força elétrica vale: 0,004 J 12 - Uma carga puntiforme Q de 3C é colocada a uma distância d de um ponto P. Nestas condições a intensidade do campo elétrico criado pela carga Q, no ponto P, depende: de Q e de d. 13 - A linha de força é um ente geométrico que auxilia na indicação de um campo elétrico. O vetor campo elétrico é, em cada ponto, tangente à linha de força e esta tem o mesmo sentido do campo elétrico. Considere a situação abaixo onde temos as linhas de força radiais. Com relação à carga da partícula localizada na região central da figura é correto afirmar que: é negativa 14 - Considere a situação onde uma carga puntiforme Q, de 2x10-6 C e que está no vácuo, gera um campo elétrico. Podemos afirmar que, em um ponto A, situado a 2m da carga Q, é gerado um potencial elétrico de intensidade: 9000V 15 - Duas cargas, de 2 𝜇C e 4 𝜇C, estão, no vácuo separadas por uma distância d. Se dobrarmos a distância entre elas bem como o valor das cargas, a força de repulsão entre elas : Não se alterará. 16 - A lei de Ampère permite determinar o campo magnético B a esferas idênticas e condutoras (A, B, C e D), carregadas com cargas respectivamente iguais a -2Q, 4Q, 3Q e 6Q. O estudante então colocou a esfera em contato com a esfera B e a seguir com as esferas C e D sucessivamente. Ao final do processo feito pelo aluno, podemos afirmar que a carga adquirida pela esfera A foi: 4Q 17 - Em um laboratório de elétrica, desenvolveu-se o experimento que consistia em colocar duas cargas elétricas positivas, de Q1=4 mC e Q2=5 mC, em vácuo separadas pela distância de 20 cm. 90N 18 - Segundo o princípio da atração e repulsão, corpos eletrizados com cargas de mesmo sinal se repelem e com sinais contrários se atraem. O módulo da força de atração ou repulsão é calculado pela lei de Coulomb. Sobre esta força é correto afirmar que ela é: inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas 19 - Uma carga puntiforme de 10x106C é lançada em uma campo elétrico de intensidade 106 N/C e a mesma adquire um sentido horizontal. Podemos afirmar que a intensidade da força que atua sobre a carga neste caso é igual a: 10 N 20 - Duas cargas, de 2 𝜇C e 4 𝜇C, estão, no vácuo separadas por uma distância d. Se dobrarmos a distância entre elas bem como o valor das cargas, a força de repulsão entre elas : Não se alterará 21 - São dados dois corpos eletrizados que se atraem no ar, se forem imersos em óleo, a força de atração entre eles diminui 22 - Considere três pequenas esferas condutoras idênticas A, B e C. As cargas de cada uma dela são qA = 4C, qB = - 2C e qC = 3C. A esfera A é colocada em contato com a esfera B e, depois separadas. Logo em seguida, a esfera A é encostada à esfera C. Determine a carga de cada uma das esferas ao final deste procedimento. Resposta: (Q´)A = 2C (Q´)B = 1C (Q´)C = 2C 23 - Duas cargas elétricas negativas estão separadas por uma distância d e submetidas a força de interação de módulo F1. Calcule o novo valor da força de interação F2, em função de F1, supondo que módulo de uma das cargas e a distância entre elas sejam triplicados. Resposta: F2=F1/3 24 - O campo elétrico gerado em P, por uma carga puntiforme positiva de valor +Q a uma distância d, tem valor absoluto E. Determinar o valor absoluto do campo gerado em P por uma outra carga pontual positiva de valor +2Q a uma distância 3d, em função de E. Resposta: E' = 2 E/9 25 - As cargas Q e q estão separadas pela distância (2d) e se repelem com força (F). Calcule a intensidade da nova força de repulsão (F') se a distância for reduzida à metade e dobrada a carga Q. Resposta: 4.Q.q.k/d : 2d/Q.q.k = 8 então a relação vai ser de 1F para 8F'. 26 - Duas cargas puntiformes encontram-se no vácuo a uma distância de 10 cm uma da outra. As cargas valem Q1 = 3,0 . 10-8 C e Q2 = 3,0 . 10-9 C. Determine a intensidade da força de interação entre elas. Resposta: F = 8,1 . 10-5N 27 - Nos vértices de um triângulo equilátero de 3 m de lado, estão colocadas as cargas q1 = q2 = 4,0 x 10-7 C e q3= 1,0 x 10-7 C. Calcule a intensidade da força resultante que atua em q3. O meio é o vácuo. Resposta: F = 4,8 x 10-9 N 28 - Uma partícula condutora eletrizada com carga de 16 mC é colocada em contato com outra idêntica a ela, porém neutra. Após o contato, as duas partículas ficam carregadas com 8 mC e são colocadas a 4 cm uma da outra. Pede-se determinar o módulo da força de interaçãoentre elas, sabendo-se que o experimento foi realizado no vácuo. Resposta: F = 360N 29 - Um corpo apresenta-se eletrizado com carga Q = 48 µC. Determine o número de elétrons retirados do corpo para que ficasse com esta carga DADO: módulo da carga do elétron: 1,6.10-19 C. 48.10-6/1.6x10-19 = 3.1014 elétrons 30 - Duas cargas elétricas puntiformes iguais estão colocadas a uma distância r uma da outra, surgindo entre elas uma força F1. Se dobrarmos a quantidade de carga elétrica de cada uma delas e reduzirmos a distância à metade, a nova força de interação F2 será: F2 = 16 F1 31 – Na figura abaixo, a partícula 1, de carga + 1,0 µC, e a partícula 2, de carga -3,0 µC, são mantidas a uma distância L = 10,0 cm uma da outra, em um eixo x. Determine (a) a coordenada x e (b) a coordenada y de uma partícula 3 de carga desconhecida q3 para que a força total exercida sobre ela pelas partículas 1 e 2 seja nula. Resposta: x = -14 cm. 32- Na figura abaixo, as três partículas são mantidas fixas no lugar e têm cargas q1 = q2 = +e e q3 =+2e. A distância a=6,00 µm. Determine (a) o módulo e (b) a direção do campo elétrico no ponto P. Resposta: (a) 160 N/C (b) 45º 33 - Na figura duas barras curvas de plástico, uma de carga +q e outra de carga -q, formam uma circunferência de raio R=8,5cm no plano xy. O eixo x passa pelos dois pontos de ligação entre os arcos e a carga está distribuída uniformemente nos dois arcos. Se q=15,0 pC, determine o módulo do campo elétrico E no ponto P situado no centro da circunferência. Resposta: 23,8 N/C 34 - A figura abaixo (a) mostra um disco circular uniformemente carregado. O eixo central z é perpendicular ao plano do disco, e sua origem está no plano do disco. A figura abaixo (b) mostra o módulo do campo elétrico sobre o eixo z em função do valor de z, em termos do valor máximo Emáx do módulo do campo elétrico. A escala do eixo z é definida por zs = 8,0 cm. Qual é o raio do disco? Resposta: 6,9 cm Considere a constante eletrostática no vácuo: 𝑘 = !!!!! = 8,99×10!𝑁.𝑚! 𝐶!.
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