Provas de Fisica II Respostas

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FOLHA DE QUESTÕES
ELETROMAGNETISMO
PROF.: ALEXANDRE ALEX
ALUNO(A):________________________________________________________TURMA/SALA_________________
1) Três cargas elétricas puntiformes idênticas, Q1, Q2 e Q3, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura a seguir.Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por Q1 sobre Q3 é de 9,0 × 10-5 N, CALCULE o módulo da força elétrica resultante sobre Q3? (9,0 x 10-6 N)
2) No início do século XX (1910), o cientista norte-americano ROBERT MILLIKAN conseguiu determinar o valor da carga elétrica do ELÉTRON como q = -1,6 × 10-19C. Para isso colocou gotículas de óleo eletrizadas dentro de um campo elétrico vertical, formado por duas placas eletricamente carregadas, semelhantes a um capacitor de placas planas e paralelas, ligadas a uma fonte de tensão conforme ilustração a seguir.Admitindo que cada gotícula tenha uma massa de 1,6 × 10-15 kg e que a distancia entre as placas é de 1,0 cm, CALCULE o valor da diferença de potencial necessária para equilibrar cada gota, considerando que ela tenha a sobra de um único ELÉTRON (carga elementar). (1V)
3) A condução de impulsos nervosos através do corpo humano é baseada na sucessiva polarização e despolarização das membranas das células nervosas. Nesse processo, a tensão elétrica entre as superfícies interna e externa da membrana de um neurônio pode variar de -70mV - chamado de potencial de repouso, situação na qual não há passagem de íons através da membrana, até +30mV - chamado de potencial de ação, em cuja situação há passagem de íons. A espessura média de uma membrana deste tipo é da ordem de 1,0 × 10-7m. Com essas informações, CALCULE 
A) os módulos do campo elétrico através das membranas dos neurônios, quando não estão conduzindo impulsos nervosos e quando a condução é máxima (7 x 105V, 3 x 105 V)
B) a capacitância por centímetro quadrado dessa membrana, se a constante dielétrica for k = 10.
4) Em uma impressora a jato de tinta, gotas de certo tamanho são ejetadas de um pulverizador em movimento, passam por uma unidade eletrostática onde perdem alguns elétrons, adquirindo uma carga q, e, a seguir, se deslocam no espaço entre placas planas paralelas eletricamente carregadas, pouco antes da impressão. Considere gotas de raio igual a 5 μm lançadas com velocidade de módulo v = 10 m/s entre placas de comprimento igual a 2,0 cm, no interior das quais existe um campo elétrico vertical uniforme, cujo módulo é E=4,0x104N/C (veja figura). Considerando que a densidade da gota seja de 1000 kg/m3 e sabendo-se que a mesma sofre um desvio de 0,30 mm ao atingir o final do percurso, DETERMINE: 
A) a massa da partícula (5,24 x 10-13 kg)
B) o módulo da sua carga elétrica. (1,96 x 10-15 C)
1ª PROVA PARCIAL DE FÍSICA II
ELETROSTÄTICA
PROF.: ALEXANDRE ALEX
NOME: ______________________________________________________ TURMA:______________DATA: 29/9/13
QUESTÕES:
1) Três cargas elétricas puntiformes idênticas, Q1, Q2 e Q3, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura a seguir.Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por Q1 sobre Q2 é de 4,0 × 10-5 N, qual é o módulo da força elétrica resultante sobre Q2? (12 x 10-5 N)
2) Numa tela de televisor de plasma, pequenas células contendo uma mistura de gases emitem luz quando submetidas a descargas elétricas. A figura a seguir mostra uma célula com dois eletrodos, nos quais uma diferença de potencial é aplicada para produzir a descarga. Considere que os eletrodos formam um capacitor de placas paralelas, cuja capacitância é dada por C = (ε0A)/d, onde ε0 = 8,9 × 10-12 F/m, A é a área de cada eletrodo e d é a distância entre os eletrodos.
a) Calcule a capacitância da célula.
b) A carga armazenada em um capacitor é proporcional à diferença de potencial aplicada, sendo que a constante de proporcionalidade é a capacitância. Se uma diferença de potencial igual a 100 V for aplicada nos eletrodos da célula, qual é a carga que será armazenada?
3) A diferença de potencial elétrico existente entre o líquido no interior de uma célula e o fluido extracelular é denominado potencial de membrana (espessura da membrana d = 80 x 10-10m). Quando este potencial permanece inalterado, desde que não haja influências externas, recebe o nome de potencial de repouso de uma célula. Supondo que o potencial de repouso de uma célula seja dado pelo gráfico a seguir, calcule o que se pede:
a) A intensidade do campo elétrico no meio externo, na membrana e no interior da célula. (0; 1 x 107 N/C; 0)
b) A força elétrica que uma carga elétrica positiva de carga q= 1,6x10-19C sofre nas três regiões. (0; 1,6 x 10-12 N; 0)
c) Somente considerando a existência desse potencial, a célula estaria mais protegida contra a entrada de qual tipo de vírus: de um com carga elétrica negativa ou de um com carga elétrica positiva? Justifique. (Negativa)
4) Em uma impressora a jato de tinta, gotas de certo tamanho são ejetadas de um pulverizador em movimento, passam por uma unidade eletrostática onde perdem alguns elétrons, adquirindo uma carga q, e, a seguir, se deslocam no espaço entre placas planas paralelas eletricamente carregadas, pouco antes da impressão. Considere gotas de raio igual a 10 μm lançadas com velocidade de módulo v = 20 m/s entre placas de comprimento igual a 2,0 cm, no interior das quais existe um campo elétrico vertical uniforme, cujo módulo é E=8,0x104N/C (veja figura). Considerando que a densidade da gota seja de 1000 kg/m3 e sabendo-se que a mesma sofre um desvio de 0,30 mm ao atingir o final do percurso, DETERMINE o módulo da sua carga elétrica.
(3,14 x 10-17 C)
1ª PROVA PARCIAL DE FÍSICA II
ELETROSTÄTICA
PROF.: ALEXANDRE ALEX
NOME: ______________________________________________________ TURMA:______________DATA: 02/04/2014
1) A figura esquematiza o experimento de Robert Millikan para a obtenção do valor da carga do elétron. O vaporizador borrifa gotas de óleo extremamente pequenas que, no seu processo de formação, são eletrizadas e, ao passar por um pequeno orifício, ficam sujeitas a um campo elétrico uniforme, estabelecido entre as duas placas A e B, mostradas na figura. Variando adequadamente a tensão entre as placas, Millikan conseguiu estabelecer uma situação na qual a gotícula mantinha-se em equilíbrio. Conseguiu medir cargas de milhares de gotículas e concluiu que os valores eram sempre múltiplos inteiros de 1,6x10-19 C (a carga do elétron). Em uma aproximação da investigação descrita, pode-se considerar que uma gotícula de massa 1,2 . 10-12 kg atingiu o equilíbrio entre placas separadas de 1,6 cm, estando sujeita apenas às ações dos campos elétrico e gravitacional. CALCULE o número de elétrons, em excesso na gotícula, supondo que entre as placas estabeleça-se uma tensão de 6,0. 102 V. (1960 elétrons)
2) Três cargas elétricas puntiformes, Q1, Q2 e Q3, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura a seguir.Sabendo-se que o módulo da força elétrica resultante exercida em Q1 é nula, DETERMINE a relação entre Q2 e Q3.(Q2 = 0,44 Q3)
3) Na figura a seguir está representado um aparato experimental, bastante simplificado, para a produção de raios X. Nele, elétrons, com carga elétrica q=-1,6×10-19 C partem do repouso da placa S1 e são acelerados, na região entre as placas S1 e S2 submetidas a uma diferença de potencial de 5000V. A separação entre as placas é d=1×10-1m. Ao passar pela pequena fenda da placa S2, eles penetram em uma região com campo elétrico nulo e chocam-se com a placa A, distante 0,40m da placa S2, emitindo então os raios X. 
a) Calcule O CAMPO ELÉTRICO entre as placas S2 e S1. (5 x 104 N/C)
b) Calcule o tempo total para que cada elétron atinja a placa A.(1,43 x 10-8 s)
4) Para reduzir a emissão de poluentes na atmosfera, o supermercado instalou em sua cozinha um equipamento chamado precipitador eletrostático, por onde passam gases e partículas sólidas sugadas do ambiente pormeio de um exaustor. Observe o esquema a seguir. Considere que os fios e as placas coletoras paralelas, quando carregados, geram um campo elétrico uniforme, das placas para os fios, de intensidade E = 2,4 × 104 V/m, tornando as partículas ionizadas negativamente. Essas partículas são deslocadas em direção às placas coletoras, ficando aí retidas. Esse processo bastante simples é capaz de eliminar até 99% das partículas que seriam lançadas à atmosfera. As partículas sólidas penetram no interior do precipitador com velocidade de 0,7 m/s e adquirem carga de módulo igual a 1,6 × 10-18 C. Considere que as placas coletoras têm 3,5 m de comprimento e despreze a ação gravitacional.
a) Se a distância entre os fios e as placas é de 10 cm, calcule a diferença de potencial elétrico entre eles.
(2,4 x 103 V)
b) Calcule o valor da força elétrica sofrida pelas partículas. (3,84 x 10-14 N)
c) Calcule o valor máximo para a massa das partículas retidas nas placas. (4,8 x 10-12 kg)
1ª PROVA PARCIAL DE FÍSICA II
ELETROSTÄTICA
PROF.: ALEXANDRE ALEX
1) A figura esquematiza o experimento de Robert Millikan para a obtenção do valor da carga do elétron. Uma gota de óleo de massa m =1 mg e carga q = 2 × 10-7 C, é solta em uma região de campo elétrico uniforme E. Variando adequadamente a tensão entre as placas, Millikan conseguiu estabelecer uma situação na qual a gotícula possuía uma velocidade constante para cima. Em uma aproximação da investigação descrita, considere as placas separadas de 2,0 cm, estando sujeita apenas às ações dos campos elétrico e gravitacional. 
a) DETERMINE o módulo do campo elétrico E e a diferença de potencial entre as placas. (49N/C; 0,98V)
b) DETERMINE o número de elétrons, de acordo com a carga na gotícula.(1,25 x 1012)
 
2) Duas cargas puntiformes Q1 e Q2 estão fixas nos pontos A e B, no vácuo, separadas de 9, 0 cm e isoladas de outras cargas. CALCULE sobre a reta AB:
a) o módulo do campo elétrico em um ponto a 2cm à direita do ponto A. 
(8,8 x 107 N/C)
b) a força elétrica resultante sobre um elétron no ponto do item a)
(1,41 x 10-11 N)
c) o potencial elétrico resultante no ponto M. (-1,78 x 106 V)
3) As válvulas eletrônicas de construção mais simplificada são formadas mecanicamente de um filamento, cuja função é aquecer ao cátodo (E), acelerando desta forma os elétrons em direção ao ânodo (C). Atualmente se empregam válvulas para uso em aparelhos de som de alta fidelidade, que também são conhecidos como high end. Esses aparelhos possuem uma excelente qualidade de reprodução sonora, tida como melhor que os utilizam transistores.
Em uma válvula um feixe de elétrons é formado com a aplicação de uma diferença de potencial de 250 V entre duas placas metálicas, uma emissora e outra coletora, que distam 1 cm uma da outra. Se os elétrons podem ser considerados como emitidos com velocidade nula, CALCULE:
a) a força elétrica sobre o elétron. (4,0 x 10-15 N)
b) a velocidade do elétron ao atingir a placa oposta (C). (9,4 x 106 m/s)
 
4) A fumaça liberada no fogão durante a preparação de alimentos apresenta gotículas de óleo com diâmetros de 1 μm. Uma das técnicas possíveis para reter estas gotículas de óleo é utilizar uma coifa eletrostática, cujo funcionamento é apresentado no esquema a seguir: a fumaça é aspirada por uma ventoinha, forçando sua passagem através de um estágio de ionização, onde as gotículas de óleo adquirem carga elétrica. Estas gotículas carregadas são conduzidas para um conjunto de coletores formados por placas paralelas, com um campo elétrico entre elas, e precipitam-se nos coletores. A diferença de potencial entre as placas é de 50 V e a distância entre as placas do coletor é de 1 cm. Despreze os efeitos do atrito e da gravidade.
a) CALCULE o tempo que uma gotícula levaria para atravessar o coletor. Considere a velocidade do ar arrastado pela ventoinha como sendo 0,3 m/s e o comprimento do coletor igual a 0,30 m. (1 s)
b) CALCULE a força elétrica sobre uma das gotículas que tem carga de 8 x 10-19 C.(4 x 10-15 N)
c) CALCULE a massa das gotículas de óleo. Considere a gota esférica, a densidade do óleo ρ(óleo) = 9,0 x 102 kg/m3 e π = 3. (4,5 x 10-16 kg)
d) DETERMINE se a gotícula da letra c) ficará retida no coletor para o caso ilustrado na figura (a gota entra no ponto médio entre as placas) (fica retida porque o tempo de deslocamento vertical é menor que o tempo da horizontal)