lista fisicaa 3

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1ª LISTA DE EXERCÍCIOS FÍSICA III
1. A figura abaixo mostra três pares de esferas idênticas que serão colocadas em contato e, em seguida, 
separadas. As cargas iniciais sobre elas são indicadas. Liste os pares de acordo com: (a) A magnitude da 
carga transferida durante o contato (b) A carga que resta na esfera carregada positivamente, em ordem 
decrescente.
2. Na figura abaixo, uma partícula central da carga -q está cercado por dois anéis circulares de partículas 
carregadas. Quais são a magnitude e a direção da força eletrostática total sobre a partícula central devido 
às outras partículas? (Dica: considere simetria do problema).
3. A figura abaixo mostra três situações que envolvem uma partícula carregada e uma casca esférica 
uniformemente carregada. As cargas são dadas, e os raios das cascas esféricas são indicados. Liste as 
situações de acordo com a magnitude da força sobre a partícula, devido à presença da cascas esféricas, em 
ordem decrescente.
4. Na figura a seguir, uma partícula central de carga -2q está rodeado por um arranjo quadrado de partículas 
carregadas, separadas por uma distância d ou d/2 ao longo do perímetro do quadrado. Quais são a 
magnitude e a direção da força eletrostática total sobre a partícula central devido às outras partículas? 
(Dica: A análise da simetria pode reduzir muito o trabalho necessário aqui).
5. Duas esferas condutoras idênticas 1 e 2 têm cargas iguais e estão separadas por uma distância que é 
grande em comparação com os seus diâmetros (figura a). A força eletrostática agindo na esfera 2 devido a 
esfera 1 é . Suponha agora que uma terceira esfera idêntica 3, possuindo um pegador isolante e, 
inicialmente neutra, toca primeiro a esfera 1 (figura b), em seguida, a esfera 2 (figura c), e finalmente é 
removida (figura d). A força eletrostática que agora atua na esfera 2 tem magnitude F’. Qual é a razão 
F’/F?
6. Na figura abaixo, a partícula 1 (de carga q1) e a partícula 2 (carga q2) estão fixas em pontos no eixo x, 
separadas por 8,00 cm. A partícula 3 (de carga q3 = 8.00 x 10-19 C) é colocada sobre o eixo entre as 
partículas de 1 e 2 de modo que elas produzem uma força eletrostática total sobre q3. A figura também 
mostra a componente x da referida força versus a coordenada x na qual partícula 3 está localizada. A 
escala do eixo x é definida por xS = 8,0 cm. Quais são (a) o sinal de carga q1 e (b) a razão q2/q1?
7. Figura abaixo mostra partículas carregadas 1 e 2 que estão fixas no eixo x. A partícula 1 tem uma carga 
com uma magnitude |q1| = 8.00e. A partícula 3 tem carga q3 = +8.00e e está inicialmente no eixo x perto 
de partícula 2. Então, a partícula 3 é gradualmente movida no sentido positivo do eixo x. Como resultado, 
a magnitude da força eletrostática total sobre a partícula 2 devido às partículas 1 e 3 sofre alterações. 
Ainda na figura temos um gráfico da componente x da força total como uma função da posição x da 
partícula 3. A escala do eixo x é definida por xS = 0,80 m. O plote tem uma assíntota de F2, total = 1.5 x 10-25 
N quando x = ∞. Escreva em múltiplos de e e incluindo o sinal, qual a carga da partícula q2?
8. Em cristais do sal cloreto de césio, íons de césio Cs+ formar os oito cantos de um cubo e um íon de cloro 
Cl- está no centro do cubo (Figura). O comprimento da aresta do cubo é de 0,40 nm. Os íons de Cs+ estão 
cada um deficientes por 1 elétron (e assim cada uma tem uma carga de +e) e o íon Cl- tem um elétron em 
excesso (e, portanto, tem uma carga de -e). (a) qual é a magnitude da força eletrostática total exercida 
sobre o íon Cl- pelos oito íons de Cs+ nos cantos do cubo? (b) Se um dos íons de Cs+ estiver faltando, o 
cristal é dito ter um defeito, qual é a magnitude da força eletrostática total exercida sobre o íon Cl- pelos 
sete íons de Cs+ restantes?
9. A figura abaixo mostra duas pequenas bolas condutoras idênticas de massa m e mesma carga q suspensas 
por fios não condutores de comprimento L. Assuma que θ é tão pequeno que tan θ (tangente) pode ser 
substituída por aproximadamente o sin θ (seno). (a) Mostre que dá a separação de equilíbrio das bolas. 
(B) Se L = 120 cm, m = 10 g, e x = 5,0 cm, qual é |q|?
10. Sabemos que a carga negativa do elétron e a carga positiva no próton são iguais. Suponha que, no entanto, 
que estas magnitudes diferem uma da outra por 0,00010%. Com que força duas moedas de cobre 
distanciadas de 1,0 m, iriam se repelir mutuamente? Assuma que cada moeda contém 3 x 1022 átomos de 
cobre (Dica: Um átomo de cobre neutro contém 29 prótons e 29 elétrons). O que você conclui? Sem a 
neutralidade da matéria o que ocorreria na natureza?
11. Na figura abaixo, duas partículas de carga - q estão dispostas simetricamente em torno do eixo y, cada 
uma produz um campo elétrico no ponto P nesse eixo. (a) As magnitudes dos campos em P são iguais? 
(b) Cada campo elétrico está dirigido para a carga ou para longe da carga que o produziu? (c) A 
magnitude do campo eléctrico total em P é igual à soma das magnitudes E dos dois vetores de campo (é 
igual a 2E)? (d) Será que as componentes x desses dois vetores adicionam ou cancelam? (e) Suas 
componentes y adicionam ou cancelam? (f) A direção do campo total em P é a das componentes que se 
cancelam ou das componentes que se adicionam? (g) Qual é a direção do campo total em P?
12. Na figura (a), uma vareta circular de plástico com carga uniforme +Q produz um campo eléctrico de 
magnitude E no centro de curvatura (na origem). Nas figuras (b), (c), e (d), mais varetas circulares, cada 
uma com cargas uniformes idênticas +Q, são adicionados até que o círculo é fechado. Um quinto arranjo 
(que seria chamado (e)) é semelhante aquele em (d), exceto que a vareta circular no quarto quadrante tem 
carga -Q. Liste os cinco arranjos de acordo com a magnitude do campo eléctrico no centro da curvatura, 
em ordem decrescente.
13. A figura (a) mostra duas partículas carregadas e fixas no eixo x, separadas por L. A razão q1/q2 da 
magnitude de suas cargas é 4,00. A figura (b) mostra a componente x de seu campo elétrico Etotal, x ao 
longo do eixo x exatamente à direita da partícula 2. A escala do eixo x é definida por xS = 30,0 cm. (a) Em 
que valor para x > 0, Etotal, x é máxima? (b) Se a partícula 2 tem carga -q2 = -3e, qual é o valor desse 
máximo?
14. A figura abaixo mostra um dipolo elétrico. Quais são (a) o módulo e (b) direção (relativamente à direção 
positiva do eixo x) do campo eléctrico do dipolo no ponto P, localizado a uma distância r>>d ?
15. A figura mostra dois anéis não condutores paralelos com os seus eixos centrais ao longo de uma linha 
comum. Anel 1 tem carga uniforme q1 e um raio R e o anel 2 tem carga uniforme q2 e o mesmo raio R. Os 
anéis estão separados por uma distância d = 3.00R. O campo elétrico total no ponto P sobre a linha 
comum e a uma distância R do anel 1 é zero. Qual é a relação q1/q2?
16. Na figura abaixo, uma haste não condutora de comprimento L = 8,15 cm tem uma carga -q = -4,23 fC 
uniformemente distribuída ao longo do seu comprimento. (a) Qual é a densidade de carga linear da haste? 
Quais são a (b) o módulo e (c) direção (relativamente à direção positiva do eixo x) do campo eléctrico 
produzido no ponto P, a uma distância a = 12,0 cm da haste? Qual é a magnitude do campo elétrico 
produzido em distância a = 50 m por (d) a haste e (e) uma partícula de carga -q = -4,23 fC que usamos 
para substituir a haste? (A essa distância, a haste "parece" como uma partícula).
17. A figura (a) mostra um disco circular que está uniformemente carregado. O eixo central z é perpendicular 
à face do disco, com a origem no centro do disco. A figura (b) dá a magnitude do campo eléctrico ao 
longo desse eixo, em termos de magnitude máxima Em na superfície do disco. A escala do eixo z é 
definida por zS = 8,0 cm. Qual é o raio do disco?
18. Um bloco de 10,0 g com uma carga de +8,00 x 10-5 C é colocado num campo eléctrico Quais são (a) o 
módulo e (b) direção (relativamente à direção positiva do eixo x) da força eletrostáticasobre o bloco? Se 
o bloco é liberado de repouso na origem no tempo t = 0 s, quais são as coordenadas (c) x e (d) y em t = 
3.00 s?
19. A tabela a seguir apresenta a carga vista por Millikan em sua experiência em momentos diferentes em 
uma única gota. A partir dos dados, calcule a carga elementar e.
20. Um elétron está confinado ao eixo central do anel de carga de raio R da figura abaixo, com z<<R. Mostre 
que a força eletrostática sobre o elétron pode fazê-lo oscilar através do centro do anel com uma frequência 
angular , onde q é a carga do anel e m é a massa do elétron.