Física III Lista 01 Força eletrostática

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UNIPAC – Universidade Presidente Antônio Carlos 
Disciplina: Física III 
Professor: Alisson R. Santos 
 
Lista de Exercícios 01 – Forças Elétricas Página 1 
Lista de Exercícios 
 
Dados: 
Raio da Terra: 6,37 x 106 m 
Massa a Terra: 6 x 1024 kg 
Gravidade: 9,8 m/s² 
 
 
1. Explique, de um ponto de vista atômico, por que a carga geralmente é transferida por elétrons. 
 
2. Um balão é carregado negativamente por atrito e adere, então, a uma parede. Isso significa que a parede 
está carregada positivamente? Por que o balão cai depois de certo tempo? 
 
3. Um pente carregado atrai frequentemente pequenos pedaços de papel seco que então voam para longe 
quando tocam no pente. Explique. 
 
4. A vida seria diferente se o elétron fosse carregado positivamente e o próton fosse carregado 
negativamente? A escolha dos sinais tem algum significado sobre as interações físicas e químicas? 
Explique. 
 
5. Considere duas cargas pontuais iguais separadas por uma distância d. Em que ponto (além do ∞) uma 
terceira carga de prova não experimentaria nenhuma força resultante? 
 
6. Explique por que a carga em excesso sobre um condutor isolado deve residir na superfície deste, usando 
a natureza repulsiva da força entre cargas de mesmo sinal e a liberdade de movimento da carga dentro de 
um condutor. 
 
7. Uma pequena esfera de chumbo de massa igual a 8,0 g possui excesso de elétrons com uma carga 
líquida igual a -3,20 x 10-9 C. Calcule o número de elétrons em excesso sobre a esfera. (Resposta: 2 x 
1010 elétrons) 
 
8. Um raio ocorre quando existe fluxo de cargas elétricas (principalmente elétrons) entre o solo e uma nuvem 
de tempestade. A taxa máxima do fluxo de cargas elétricas em um raio é aproximadamente igual 2000 
C/s (Coulombs por segundo); essa descarga dura cerca de 100 μs (100 x 10-6 s). Qual é a quantidade de 
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carga que flui entre a terra e a nuvem nesse intervalo de tempo? Quantos elétrons fluíram durante esse 
intervalo? (Resposta: 1,25 x 1018 elétrons) 
 
9. Duas pequenas esferas separadas por uma distância igual a 20,0 cm possuem cargas iguais. Quantos 
elétrons em excesso devem estar presentes em cada esfera para que o módulo da força de repulsão entre 
elas seja igual a 4,57 x 10-21 N? (Resposta: 894 elétrons) 
 
10. a) Calcule o número de elétrons em um pequeno alfinete de prata eletricamente neutro que tem massa de 
10,0 g. A prata tem 47 elétrons por átomo e sua massa molar é 107,87 g/mol. (Resposta: 2,62 x 1024) 
b) Elétrons são adicionados ao alfinete até que a carga negativa resultante seja 1,00 mC. Quantos 
elétrons são adicionados para cada 1,00 x 109 elétrons já presentes? (Resposta: 2,38) 
 
11. Suponha que 1,00 g de hidrogênio seja separado em elétrons e em prótons. Suponha também que os 
prótons sejam colocados no Pólo Norte da Terra e que os elétrons sejam colocados no Pólo Sul. Qual é a 
força de compressão resultante sobre a Terra? (Resposta: 514 kN) 
 
12. O ganhador do Prêmio Nobel de física Richard Feynman disse uma vez que se duas pessoas ficassem de 
pé a um braço de distância uma da outra e se cada uma delas tivesse 1% mais elétrons do que prótons, a 
força de repulsão entre elas seria bastante para levantar um “peso” igual ao de toda a Terra. Faça um 
cálculo da ordem de grandeza para confirmar essa afirmação. 
 
13. Duas pequenas esferas condutoras idênticas são colocadas com seus centros separados por 0,300 m. A 
uma delas é dada uma carga de 12,0 nC, e à outra, uma carga de -18,0 nC. 
a) Encontre a força elétrica exercida entre elas. (Resposta: 2,16 x 10-5 N) 
b) As esferas são conectadas por um fio condutor. Encontre a força elétrica entre as duas depois que 
elas atingirem o equilíbrio. (Resposta: 8,99 x 10-7 N) 
 
14. Dois prótons em um núcleo atômico são separados normalmente por uma distância de 2 x 10-15 m. A força 
elétrica de repulsão entre os prótons é enorme, mas a força nuclear de atração é ainda mais forte e evita 
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21. Qual é a carga total, em coulombs, de 75,0 kg de elétrons? (Resposta: -1,32 x 1013 C) 
 
22. Uma esfera isolante, de 8 cm de diâmetro, tem uma carga de +5,7 μC uniformemente distribuída por todo 
o seu volume. Calcular a carga envolta por uma superfície esférica, com os seguintes raios: 
a) r = 2 cm; (Resposta: 7,13 x 10-7 C) 
b) r = 6 cm. (Resposta: 5,7 x 10-6 C)