1ªListaFísica2_cap21

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1ª Lista Exercícios - Física II (Capítulo 21) 
Fonte: Fundamentos da Física – David Halliday, Robert Resnick, 
Jearl Walker. (vol. 3 – 10ª ed.) 
Profª Thaiana Cordeiro 
 
1. Uma partícula com carga de +3,00 μC está distante 
12,0 cm de uma segunda partícula com carga de −1,50 μC. 
Calcule o módulo da força eletrostática entre as partículas. 
(R: 2,81 N) 
2. Qual deve ser a distância entre duas cargas pontuais, de 
26,0 μC e -47,0 μC, para que a força eletrostática entre elas 
tenha 5,70 N de intensidade? (R: 1,38 m) 
3. Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a uma 
distância de 3,2 mm, no vácuo, sob a ação exclusiva da força 
eletrostática entre elas, são soltas a partir do repouso. 
Observa-se que a aceleração inicial da primeira partícula é 
de 7,0 m/s2 e que a da segunda é de 9,0 m/s2. Se a massa da 
primeira partícula for de 6,310-7 kg, quais serão (a) a massa 
da segunda partícula e (b) a carga de cada partícula? (R: 
4,910−7 kg; 71 pC) 
4. Duas esferas condutoras isoladas idênticas 1 e 2 possuem 
cargas iguais e estão separadas por uma distância que é 
grande, comparada com os seus diâmetros (figura a). A 
intensidade da força eletrostática atuando na esfera 2, 
devido à esfera 1, é F. Suponha agora que uma terceira 
esfera idêntica às esferas 1 e 2, tendo um cabo isolante e 
sendo inicialmente neutra, toque primeiro a esfera 1 (figura 
b), depois a esfera 2 (figura c) e finalmente seja removida 
(figura d). 
Em termos de F, qual a intensidade da força eletrostática F' 
que atua agora sobre a esfera 2? (R: 3F/8) 
 
5. A distância média entre o elétron e o próton de um átomo 
de hidrogênio é chamada de raio de Bohr e vale 5,3 x 10-11 m. 
Calcule a força eletrostática média entre estas partículas (R: 
8,2x10-8 N) 
6. Uma certa carga Q é dividida em duas partes, q e (Q - q), 
que são então separadas por uma certa distância. Qual deve 
ser o valor de q em termos de Q para maximizar a repulsão 
eletrostática entre as duas cargas? Sugestão: Use seus 
conhecimentos de Cálculo I. (R: q = Q/2) 
7. Duas esferas condutoras idênticas, fixas, se atraem com 
uma força eletrostática de 0,108 N quando separadas de 
50,0 cm, de centro a centro. As esferas são então 
conectadas por um fino fio condutor. Quando o fio é 
removido, as esferas se repelem com uma força 
eletrostática de 0,0360 N. Quais eram as cargas iniciais 
sobre as esferas? (R: +1,00 μC e −3,00 μC ou −1,00 μC e +3,00 μC) 
8. A figura quatro partículas formam um quadrado. As 
cargas são q1 = q4 = Q e q2 = q3 = q. (a) Qual deve ser o 
valor da razão Q/q para que seja nula a força eletrostática 
total a que as partículas 1 e 4 estão submetidas? (b) Existe 
algum valor de q para o qual a força eletrostática a que 
todas as partículas estão submetidas seja nula? Justifique 
sua resposta. (R: -2,83; não) 
 
9. As cargas pontuais q1 e q2 estão situadas sobre o eixo Ox 
nos pontos x = −a e x = +a, respectivamente. (a) Qual deve 
ser a relação entre q1 e q2 para que a força eletrostática 
resultante sobre a carga pontual +q, colocada em x = +a/2 
seja nula? (b) Repita (a), mas com a carga pontual +q agora 
colocada em x = +3a/2. (R: 9 e 25) 
10. Na figura três partículas carregadas estão em um eixo x. 
As partículas 1 e 2 são mantidas fixas. A partícula 3 está 
livre para se mover, mas a força eletrostática exercida 
sobre ela pelas partículas 1 e 2 é zero. Se L23 = L12, qual é o 
valor da razão q1/q2? (R: -4) 
 
11. Duas partículas fixas, de cargas q1 = +1,0 pC e q2 = −3,0 pC, 
estão a uma distância L = 10 cm uma da 
outra. Onde deveria estar localizada 
uma terceira carga de modo que a 
força eletrostática resultante atuando 
sobre ela fosse nula? (R: x=-14 cm, 
y = 0) 
12. Qual o módulo da força eletrostática entre dois íons 
monoionizados de um cristal de sal (um de sódio Na+, com 
cargas +e, e outro de cloro Cl-, com -e), se a distância entre 
eles vale 2,82 x 10-10 m? (R: 2,90 nN) 
13. O módulo da força eletrostática entre dois íons iguais 
separados por uma distância de 5,0 × 10–10 m é 3,7 × 10–9 N. 
(a) Qual é a carga de cada íon? (b) Quantos elétrons estão 
“faltando” em cada íon (fazendo, assim, com que o íon possua 
uma carga elétrica diferente de zero)? (R: 3,2X10-19C; 2) 
14. Um elétron se encontra no vácuo, perto da superfície da 
Terra, no ponto y = 0 de um eixo vertical, orientado para 
cima. Qual deve ser a coordenada y de um segundo elétron 
situado sobre o eixo y para que a força eletrostática 
exercida sobre o primeiro elétron compense o peso do 
primeiro elétron? (R: y = -5,08 m) 
15. A atmosfera da Terra é constantemente bombardeada 
por prótons de raios cósmicos provenientes de algum lugar 
no espaço. Se todos os prótons atravessassem a atmosfera, 
cada metro quadrado da superfície da Terra interceptaria 
 
 
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Fonte: Fundamentos da Física – David Halliday, Robert Resnick, 
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prótons à taxa média de 1500 prótons por segundo. O raio 
médio da Terra vale 6,37106 m. Quantos coulombs por 
segundo são interceptados pela superfície total da Terra? 
(R: 122 mC/s ou 122 mA) 
16. Uma corrente de 0,30 A atravessando o peito de uma 
pessoa pode produzir fibrilação no coração, com efeitos 
possivelmente fatais. Se essa corrente dura 2,0 min, quantos 
elétrons atravessam o peito da vítima? (R: 2,25 x 1020) 
17. Na estrutura cristalina básica do CsCl (cloreto de césio), 
íons Cs+ formam os vértices de um cubo e um íon Cl- está no 
centro do cubo, como mostra a figura. O comprimento da 
aresta do cubo é 0,40 nm. Em cada íon Cs+ falta um elétron 
(logo tem carga +e), e cada íon Cl- possui um elétron a mais 
(logo tem carga -e). (a) Qual a intensidade da força 
eletrostática resultante exercida sobre o íon Cl- pelos oito 
íons Cs+ nos vértices do cubo? (b) Se estiver faltando um 
dos íons Cs+, dizemos que o cristal possui um defeito. Neste 
caso, qual a intensidade 
da força eletrostática 
resultante exercida 
sobre o íon Cl- pelos 
sete íons Cs+ restantes? 
(R: 1,9 nN) 
 
18. Um nêutron é composto por um quark “up”, com carga de 
+2e/3, e dois quarks “down”, cada um com carga de –e/3. Se 
os dois quarks “down” estão separados por uma distância de 
2,6 × 10–15m no interior do nêutron, qual é o módulo da força 
eletrostática entre eles? (R: 3,8 N) 
 
19. Sabemos que a carga negativa do elétron e a carga 
positiva do próton têm o mesmo valor absoluto. Suponha, 
porém, que houvesse uma diferença de 0,00010% entre as 
duas cargas. Nesse caso, qual seria a força de atração ou 
repulsão entre duas moedas de cobre situadas a 1,0 m de 
distância? Suponha que cada moeda contém 3 × 1022 átomos 
de cobre. (Sugestão: Um átomo de cobre contém 29 prótons 
e 29 elétrons.) O que é possível concluir a partir desse 
resultado? (R: 1,7x108 N) 
 
20. Determine X nas seguintes reações nucleares: 
(a) 1H + 9Be -> X + n; (b) 12C + 1H -> X; (c) 15N + 1H -> 4He + X. 
 
 
 
1ª Lista Exercícios - Física II (Capítulo 21) 
Fonte: Fundamentos da Física – David Halliday, Robert Resnick, 
Jearl Walker. (vol. 3 – 10ª ed.) 
Profª Thaiana Cordeiro 
SOBRAS: 
(HW21.p10) A figura abaixo mostra quatro arranjos de 
partículas carregadas, onde Q é uma carga positiva, p é um 
próton e e é um elétron. 
Classifique os arranjos de acordo com a intensidade da força 
eletrostática resultante sobre a partícula com carga +Q, da 
maior para a menor.