Fisica 3 - Lista 1

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA
Centro de Cieˆncias Exatas e da Natureza
Departamento de F´ısica
F´ısica Geral III (2014.2) - Primeira Lista de Exerc´ıcios
Professor: Jorge Gabriel G. de S. Ramos
Primeira Questa˜o: A figura seguinte exibe quatro configurac¸o˜es de cargas. Determine
em quais ı´tens o sistema mantera´ um ele´tron em equil´ıbrio. Justifique sua resposta.
Segunda Questa˜o: A figura seguinte exibe uma carga no centro de um quadrado. As
outras cargas esta˜o separadas nas arestas do quadrado por distaˆncias d ou d/2. Calcule a forc¸a
ele´trica na carga central.
Terceira Questa˜o: Na figura seguinte, existem dois ele´trons no eixo x, rotulados com 1 e
2. Dois ı´ons rotulados com 3 e 4 esta˜o no eixo y. As distaˆncias, as cargas e um certo aˆngulo esta˜o
tambe´m indicados na figura. O ele´tron 2 e´ livre para o movimento, enquanto as outras treˆs cargas
sa˜o mantidas fixas. Para todos os valores poss´ıveis de q ≤ 5e (carga discretizada), obtenha (a) o
menor, (b) o segundo menor, e (c) o terceiro menor valor de θ para o qual o ele´tron 2 e´ mantido fixo.
Quarta Questa˜o A figura seguinte exibe um cristal de cloreto de ce´sio. Os a´tomos de
ce´sio, Cs+ esta˜o localizados nos ve´rtices de um cubo que conte´m um a´tomo de cloro, Cl−, em seu
centro. As arestas dos cubos medem 0, 4 nm. Cada a´tomo de ce´sio (+) tem um ele´tron a menos
em sua eletrosfera e o a´tomo de cloro (-) tem um ele´tron a mais.
(a) Calcule a forc¸a ele´trica eletrosta´tica no a´tomo de cloro.
(b) A remoc¸a˜o do a´tomo de ce´sio gera um defeito no cristal. Na configurac¸a˜o do cristal com
defeito, calcule a magnitude da forc¸a eletrosta´tica sobre um dos a´tomos de cloro pelos outros sete
a´tomos do cubo.
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Quinta Questa˜o A figura seguinte exibe dois discos planos, (a) e (b), com diferentes
raios e um anel, (c), com espessura. Os treˆs sistemas possuem a mesma carga total Q dilu´ıda
pela superf´ıcie. Calcule o campo ele´trico para os treˆs sistemas em um ponto P exibido nas figuras.
Sexta Questa˜o A figura seguinte exibe um dipolo ele´trico. Calcule (a) o campo ele´trico
(magnitude, direc¸a˜o e sentido) em um ponto P localizado a uma distaˆncia r � d; (b) os cinco
primeiro termos da se´rie de Taylor do campo ele´trico criado pelo dipolo
E =
1
2pi�0
qd
z3
+ Equatro outros termos + . . . (1)
Se´tima Questa˜o A figura seguinte mostra um disco com uma certa carga uniformemente
distribu´ıda. O eixo z e´ perpendicular ao disco e tem origem no centro do disco. O mo´dulo do
campo ele´trico e´ dado na figura (b) em termos do campo Em na superf´ıcie do disco. No gra´fico o
valor de zs = 8, 0 cm. Calcule o raio do disco usando o resultado da Quinta Questa˜o.
Oitava Questa˜o A figura seguinte exibe um ele´tron sendo atirado com velocidade inicial
de mo´dulo v0 = 2 ·106 m/s, formando um aˆngulo θ0 = 30o medido do eixo x descrito na figura. Ele
se move sob influeˆncia de um campo ele´trico ~E = (5N/C)jˆ. Uma tela de detecc¸a˜o esta´ posicionada
paralemamento ao eixo y, 3 m depois do ponto de lanc¸amento. Calcule o vetor velocidade final
quando o ele´tron colide na tela.