2_Lista_de_Meteorologia_submetido_08-03-2012

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2a lista de exercícios da disciplina FÍSICA FUND. III PARA GEOCIÊNCIAS do curso de Meteorologia.
Turma: 081010. 04 de março de 2013.
Capítulo 23: Lei de Gauss
1) Seja um �uxo de água uniforme com velocidade constante v na direção do eixo y positivo com módulo de
1m/s e um cubo formado por faces com área A = 1m2. Qual é o �uxo de água através da superfície (fechada) no
cubo abaixo?
Figura 1: Exercício 01.
2) A �gura abaixo mostra uma superfície gaussiana com a forma de um cilindro de raio R imersa em um campo
elétrico uniforme
~E, com o eixo do cilindro paralelo ao campo elétrico. Qual é o �uxo Φ do campo elétrico através
desta superfície fechada?
Figura 2: Exercício 03.
3) A �gura abaixo mostra cinco pedaços de plástico eletricamente carregados e uma moeda neutra. A �gura
mostra também uma superfície gaussiana S vista de per�l. Qual é o �uxo elétrico que atravessa a superfície S se
q1 = q4 = 3, 1nC, q2 = q5 = −5, 9nC e q3 = −3, 1nC?
Figura 3: Exercício 03.
4) Obtenha uma expressão para o módulo do campo elétrico
~E a uma distância ~r do eixo da barra.
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Figura 4: Exercício 04.
5) calcular o módulo do campo elétrico
~E A �gura mostra uma parte de uma placa �na, in�nita, não condutora,
com uma densidade super�cial de cargas positivas σ.
Figura 5: Exercício 05.
Capítulo 24: Potencial Elétrico
6) Qual é o valor do potencial elétrico no ponto P , situado no centro do quadrado de cargas pontuais que
aparece na �gura abaixo? A distância d = 1, 3m e as cargas são:
q1 = +12nC q3 = +31nC
q2 = −24nC q4 = +17nC
7) Determine o potencial produzido por um dipolo elétrico no ponto P , a carga pontual positiva (que está a
uma distância r(+)) produz um potencial V(+), e a carga pontual negativa (que está a uma distância r(−)) produz
um potencial V(−).
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Figura 6: Exercício 06.
Figura 7: Exercício 07.
8) Uma barra �na não-condutora de comprimento L possui uma densidade linear de cargas positivas. Determine
o potencial elétrico V produzido pela barra no ponto P , situado a uma distância perpendicular d da extremidade
esquerda da barra.
Figura 8: Exercício 08.
Capítulo 25: Capacitância
9) Calcule a Capacitância do Capacitor de Placas Paralelas.
Figura 9: Exercício 09.
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10) Determine a capacitância equivalente da combinação de capacitores que aparece na �gura abaixo, à qual é
aplicada uma diferença de potencial V . Onde C1 = 12, 0µF , C2 = 5, 30µF e C3 = 4, 5µF .
Figura 10: Exercício 10.
11) Determine a capacitância de um capacitor cilindrico de comprimento L e raio b, onde L >> b.
Figura 11: Exercício 11.
12) O capacitor da Figura 12 possui uma capacitância de 25µF e está inicialmente descarregado. A bateria
produz uma diferença de potencial de 120 V . Quando a chave S é fechada, qual é a carga total que passa por ela?
Figura 12: Exercício 12.
13) A Figura 13 mostra um capacitor de placas paralelas com um área das placas A = 7, 89 cm2 e uma distância
entre as placas de d = 4, 62mm. A metade superior do espaço entre as placas é preenchida por um material de
constante dielétrica k1 = 11 a metade inferior é preenchida por um material de constante dielétrica k2 = 12. Qual
é a capacitância?
Figura 13: Exercício 13.
Capítulo 27: Circuitos
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14) As forças eletromotrizes e resistências do circuito da �gura abaixo tem os seguintes valores:
ε1 = 4, 4V, ε2 = 2, 1V,
r1 = 2, 3Ω, r2 = 1, 8Ω, R = 5, 5Ω.
(a) Qual é a corrente i no circuito?
(b) Qual é a diferença de potencial entre os terminais da fonte 1?
Figura 14: Exercício 14.
15) A �gura abaixo ilustra um circuito com mais de uma malha formado por uma fonte ideal e quatro resistências
com os seguintes valores:
R1 = 20Ω, R2 = 20Ω, ε = 12V,
R3 = 30Ω, R4 = 8Ω .
(a) Qual é a corrente na fonte? (b) Qual é a corrente i2 em R2? (c) Qual é a corrente i3 em R3?
Figura 15: Exercício 15.
16) A �gura abaixo ilustra um circuito cujos os elementos têm os seguintes valores:
ε1 = 3V , ε2 = 6V ,
R1 = 2Ω , R2 = 4Ω .
Determine o valor absoluto e o sentido das correntes.
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Figura 16: Exercício 16.
17) Que múltiplo da constante de tempo τ é o tempo necessário para que um capacitor inicialmente descarregado
em um circuito RC série seja carregado com 99,0 %.
18) Um resistor de 15 kΩ e um capacitor são ligados em série, e uma diferença de potencial de 12V é aplicada
bruscamente ao conjunto. A diferença de potencial entre os terminais do capacitor aumenta para 5V em 1, 3µs.
(a) Calcule a constante de tempo do circuito. (b) Determine a capacitância C do capacitor.