Lista de Exercícios 03 Física III

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Lista de Exercícios 03 Física III 
Prof. Dr. Celso Luiz Franzotti
Engenharia Civil – UNASP 2015
Campo Elétrico
Movimento de Cargas Puntiformes nos Campos Elétricos
A aceleração de uma partícula num campo elétrico depende da razão entre a carga e a massa da partícula, 
a) Calcular e/m para o elétron. 
b) Qual o módulo e qual a direção da aceleração de um elétron num campo elétrico uniforme que tem o módulo de 100 N/C? 
c) Quando a velocidade do elétron é da ordem da velocidade da luz c, a mecânica apropriada é a da relatividade. Nas velocidades bastante menores do que c, aplica-se a mecânica newtoniana. Admitindo esta mecânica, estimar o tempo necessário para que um elétron, inicialmente em repouso num campo elétrico de 100 N/C, adquira velocidade de 0,01c. 
d) Que distância o elétron percorre neste intervalo de tempo?
A aceleração de uma partícula em um campo elétrico depende da razão emtre a massa e a carga da partícula.
a) Calcular e/m para um próton e calcular a aceleração da partícula num campo elétrico uniforme de 100 N/C. 
b) Calcular o tempo necessário para um próton, inicialmente em repouso neste campo, atingir a velocidade de 0,01c.
A velocidade inicial de um elétron é de 2 x 106 m/s na direção do eixo dos x. O elétron entra num campo elétrico uniforme E = (400 N/C)j, que tem a direção do eixo dos y. 
a) Determinar a aceleração do elétron. 
b) Calcular o tempo que o elétron leva para cobrir 10 cm da direção x. 
c) De quanto, e em que direção, o elétron estará desviado depois de cobrir os 10 cm mencionados na direção x?
Um elétron, partindo do repouso, é acelerado por um campo elétrico uniforme de 8 x 104 N/C, que cobre no espaço uma distância de 5,0 cm. Calcular a velocidade do elétron ao sair da região ocupada pelo campo elétrico uniforme.
Um elétron percorre órbita circular em torno de um próton estacionário. A força centrípeta é a força eletrostática de atração entre o próton e o elétron. A energia cinética do elétron é de 2,18 X 10-18 J. 
a) Qual a velocidade do elétron? 
b) Qual o raio de órbita do elétron?
Uma partícula de 2 g está num campo elétrico uniforme E = (300 N/C)i e tem a carga elétrica Q. A massa, partindo do repouso em x = 0, tem a energia cinética de 0,12 J em x = 0,50 m. Calcular a carga Q.
Uma partícula parte da origem com a velocidade de 3 x 106 m/s, fazendo um ângulo de 35° com o eixo dos x, e se move num campo elétrico constante E = -Eoj. Calcular Eo sabendo que a partícula corta o eixo dos x em x = 1,5 cm, no caso de a partícula ser:
a) um elétron 
b) um próton.
Um elétron parte da posição esquematizada na figura abaixo, com velocidade inicial v0 = 5 x 106 m/s, fazendo um ângulo de 45° com o eixo dos x. O campo elétrico está na direção dos y positivos e tem o módulo de 3,5 x 103 N/C. Com qual das duas placas horizontais, e em que ponto, o elétron colidirá?
Um elétron, com a energia cinética de 2 x 10-16 J, está se deslocando para a direita sobre o eixo de um tubo de raios catódicos, como mostra o esquema da figura abaixo. Na região entre as placas defletoras há um campo elétrico E= (2 x 104 N/C)i. No restante do tubo o campo elétrico é nulo, E = 0. 
a) A que distância do eixo do tubo o elétron estará ao chegar ao final do campo entre as placas? 
b) Que ângulo o elétron, então, faz com o eixo do tubo? 
c) A que distância do eixo o elétron atinge a tela fluorescente?
Um próton acelera do repouso em um campo elétricouniforme de 640 N/C. Em um instante posterior, sua velocidade escalar é de 1,20 Mm/s (não relativística, porque v é muito menor que a velocidade da luz), 
a) Calcule a aceleração do próton. 
b) Ao longo de qual intervalo de tempo o próton alcança essa velocidade? 
c) Qual a distância percorrida pela partícula nesse intervalo de tempo? 
d) Qual é a energia cinética da partícula ao fim desse intervalo de tempo?
Um próton é projetado no sentido x positivo para dentro deuma região de campo elétrico uniforme E = (-6,00 x 105)i N/C em t = 0. O próton percorre 7,00 cm até o repouso. Determine:
a) a aceleração do próton, 
b) sua velocidade escalar inicial e 
c) o intervalo de tempo decorrido até o próton permanecer em repouso.
Um elétron e um próton são colocados em repouso em um campo elétrico uniforme de módulo 520 N/C. Calcule a velocidade escalar de cada partícula 48,0 ns após ser liberada.
Duas placas de metal horizontais, cada uma com 10,0 cm quadrados, estão alinhadas com um espaçamento de 1,00 cm uma acima da outra. Ambas recebem cargas de mesmo módulo e sinais opostos, de modo que um campo tétrico uniforme descendente de 2,0 x 103 N/C é estabelecido na região entre elas. Uma partícula com massa 2,0 x 10-16 kg e carga positiva de 1,0 x 10-6 C sai do centro da placa negativa inferior com uma velocidade escacar inicial de 1,0 x 105 m/s a um ângulo de 37,0° acima da horizontal, 
a) Descreva a trajetória da partícula, 
b) Qual placa a partícula atinge? 
c) Em que ponto, em relação ao ronto de partida, a placa é atingida?
Um próton se move a 4,5 x 105 m/s na direção horizontal. A partícula entra em um campo elétrico uniforme vertical com um módulo de 9,60 x 103 N/C. Ignorando quaisquer efeitos gravitacionais, determine:
a) o intervalo de tempo requerido para que o próton percorra 5,00 cm na horizontal, 
b) seu deslocamento vertical durante o intervalo de tempo no qual percorre 5,00 cm na horizontal e 
c) as componentes horizontal e vertical de sua velocidade vetorial após percorrer 5,00 cm na horizontal.