Lista fisica3

Prévia do material em texto

Universidade do Estado da Bahia
Departamento de Ciências Exatas e da Terra Campus II –
Alagoinhas
Disciplina: Física III
Docente: Maroívo P. Caldeira.
Lista de exercícios 1 (Força elétrica e campo elétrico)
1. Calcule a distância entre dois prótons para que o módulo da força elétrica repulsiva entre os
prótons seja igual ao peso de um próton na superfície da terrestre. (mp = 1,67.10-27 kg).
2. A carga total de duas pequenas esferas positivamente carregadas vale 5.105 C. Determine a carga
total de cada esfera, sabendo que quando a distância entre as esferas é de 2 m, a força de repulsão
possui módulo igual a 0,9 N.
3. Em cada vértice de um triângulo equilátero de lado igual a l, existe uma carga q. Determine o
módulo da força que atua sobre qualquer uma das três cargas em função de l e de q.
4. Duas bolas iguais, de massa m e carga q, estão penduradas por fios de seda de comprimento l,
como mostra a figura. Admita que o ângulo θ é tão pequeno que a tg θ possa ser substituída por
sen θ sem erro apreciável. Mostre que, dentro dessa aproximação, teremos:
x =( q2 l2πεmg)
1
3
5. A Figura mostra uma barra longa, isolante, sem massa, de comprimento l, presa por um pino no
centro e balanceada com um peso W, a uma distância x da sua extremidade esquerda. Nas
extremidades esquerda e direita da barra estão presas cargas positivas q e 2q, respectivamente. A
uma distância h, diretamente abaixo de cada uma dessas cargas encontra-se afixada uma carga
positiva Q. 
a) Determine a distância x para a posição do peso, quando a barra está balanceada. 
b) Qual deve ser o valor de h para que a barra não exerça uma força vertical sobre o suporte, na
situação balanceada?
Despreze a interação entre as cargas nas extremidades opostas da barra.
6. Uma barra não condutora carregada, com um comprimento de 2 m e uma seção reta de 4 m2, está
sobre o semieixo positivo com uma das extremidades na origem. A densidade volumétrica de
carga ρ. Determine a carga da barra se:
a) ρ é uniforme, com valor de - 4 µC/m3;
b) o valor de ρ é dado pela expressão ρ = bx2 onde b = 2,0 µC/m5. 
7. Dois blocos metálicos idênticos, em repouso sobre uma superfície horizontal sem atrito, são
ligados por uma mola elástica metálica, sem massa, de constante k = 100 N/m e comprimento
relaxado de 0,3 m, como na figura. Colocando-se vagarosamente uma carga Q em cada um dos
blocos, a mola se distende até atingir o comprimento de equilíbrio de 0,4 m. Determine o valor de
Q, supondo que toda a carga se mantém nos blocos e que os blocos são como cargas puntiformes.
8. Calcule o campo elétrico produzido por um fio condutor infinito, com densidade de carga - λ, a
uma distância y de seu eixo.
9. Um elétron se desloca entre duas placas carregadas, onde existe um campo elétrico uniforme
E⃗ . Num certo instante, os componentes do vetor velocidade do elétron são dados por: vx = 2.106
m/s e vy = 1,5.103 m/s. O campo elétrico entre as placas é dado por: E⃗ = 1,5.104 N /C j^ .
a) Calcule a aceleração do elétron.
b) Calcule as componentes da sua velocidade após t = 3.10-12 s.
10. Três cargas estão dispostas nos vértices de um triângulo conforme mostra a figura. Qual é a
direção e o sentido da força que age sobre a carga +q?
11. Duas partículas carregadas estão separadas por uma distância d, conforme indicado na figura
abaixo. Considere um eixo Ox com origem O no ponto onde se encontra a carga q1.
12. Considere duas cargas iguais e de mesmo sinal, separadas por uma distância 2d. Um sistema de
coordenadas 0xy possui origem em 0 no centro da distância entre as cargas; o eixo 0x é a reta
que une as duas cargas e o eixo 0y é ortogonal a esta reta.
a) Determine os pontos ao longo do eixo 0y para os quais o campo elétrico assume seu valor
máximo. 
b) Determine o módulo do campo elétrico máximo.
13. Um bastão fino de vidro é encurvado de modo a formar um semicírculo de raio R. Uma carga
+Q está uniformemente distribuída ao longo da metade superior, e uma carga –Q ao longo da
inferior, como mostra a figura abaixo. Determinar o campo elétrico E no centro P, do
semicírculo.
14. Uma barra fina (de comprimento finito l e de material não condutor) acha-se carregada
uniformemente, com uma carga total q. Demonstrar que o valor de E, no ponto P da sua mediatriz,
representado na figura abaixo, é dado por:
E = q
2πε
1
y √l2 + 4 y2
Respostas:
1 0,11 m
2 q1 = 1.10-5 q2 = 4.10-5 C
3 F = √34 πε
q2
l2
5
a x = 2l3
b h =( 34πε qQW )
1
2
6
a Q = 3,2.10-5 C
b Q = 2,13.10-5 C
7 Q = 2,67.10-5 C
8 E⃗ =− λ2πε
.1
y
y^
9
a a⃗ = 2,63.1015 m /s2 j^
b vy = 9,4.103 m/s vx = 2.106 m/s
11 x =
d 3√q1
3√q1 + 3√q2
12
a y =± d √22
b Emax =
1
πε
q
d2√27
13 ER=
Q
επ2R2