Física: Campo Elétrico e Força Elétrica

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Pergunta 1
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resposta:
O poder das pontas explica o funcionamento do para-raio, inventado por Benjamin
Franklin, em meados de 1750. Ele demonstrou o seu invento em uma experiência
famosa, erguendo uma pipa em um dia chuvoso. As nuvens são carregadas e isso
causa um campo elétrico no ar. Assim, o ar é normalmente isolante, mas, se for
submetido a um campo elétrico muito intenso, pode ser ionizado para se tornar
condutor. Quando isso acontece, ocorre uma descarga elétrica entre a nuvem e o
chão, ou entre nuvens, que popularmente se denomina raio.
 
LABORATÓRIO de Eletricidade e Magnetismo. Introdução à Eletrostática .
Disponível em: http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0
106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf . Acesso em: 5 dez. 2019. 
 
Na figura a seguir, há três redomas de mesmo raio, cujos quadrantes foram
carregados uniformemente, com cargas positivas e negativas, com mesmo
módulo:
 
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
A partir do exposto, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. O campo elétrico no centro do anel I é nulo. 
II. O campo elétrico no centro do anel II tem direção e sentido de  .
III. O campo elétrico no centro do anel III tem direção e sentido de  .
IV. O campo elétrico no centro do anel I e II é nulo. 
 
Está correto o que se afirma em:
I e II, apenas.
I e II, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta. O campo elétrico para cargas
positivas é convergente e, para cargas negativas, é divergente. Ao analisar o
campo elétrico resultante no centro do anel A, notamos que os vetores se
anulam no centro. O campo elétrico, centro do anel B, tem direção e sentido  .
Vemos que, em C, o campo resultante aponta para a direção negativa dos eixos x
e y.
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http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf
Pergunta 2
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resposta:
Uma importante propriedade da força elétrica é que ela se apresenta como uma
grandeza vetorial, isto é, pode ser escrita por meio dos vetores. Desse modo, os
vetores são retas orientadas que apresentam módulo, direção e sentido. Portanto,
nos casos em que dois ou mais vetores de força elétrica não forem paralelos ou
opostos, é necessário que se apliquem sobre eles as regras da soma vetorial, a
fim de calcularmos a força elétrica resultante sobre um corpo ou partícula. Os
objetos   e   , presentes na figura a seguir, estão situados no vácuo e têm cargas
elétricas, respectivamente, iguais a   e  . Uma carga
  é colocada a uma igual distância de    e de  : 
 
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
Considere a constante eletrostática do vácuo igual a  . Dessa
forma, a carga   sofre a ação de uma força resultante de intensidade, em
newtons, igual a:
10.
10.
Resposta correta. A alternativa está correta. Veja que a força varia com o produto
das cargas e com o inverso do quadrado da distância. Devemos observar que,
apesar de as cargas terem intensidades distintas, elas possuem o mesmo sinal e,
por isso, as forças são repulsivas sobre a carga B. Nesse caso, teremos as duas
forças em sentidos opostos, subtraindo-se.
Pergunta 3
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Comentário
da
A Lei de Coulomb trata da força de interação entre as partículas eletrizadas e, a
partir dessa Lei, sabemos que as partículas de mesmo sinal se repelem e as de
sinais opostos se atraem. Em um sistema que possui duas esferas com cargas 
  e  , estas são colocadas em contato e, após separadas, ambas
ficam eletrizadas, respectivamente, com outros valores de carga. É correto afirmar,
então, que as cargas elétricas adquiridas por ambas são:
  
2 C e 2 C.
2 C e 2 C.
Resposta correta. A alternativa está correta. Nesse caso, podemos observar que
as cargas iniciais não devem ser as mesmas cargas finais, já que, ao serem
colocadas em contato, elas adquirem o equilíbrio eletrostático. Desse modo, o
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resposta: somatório da carga resultante se divide entre as duas cargas em contato, fazendo
com que tenhamos cargas com o mesmo sinal em cada esfera.
Pergunta 4
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Comentário
da
resposta:
Leia o excerto a seguir:
 
“Campo elétrico é uma grandeza física vetorial que mede o módulo da força
elétrica exercida sobre cada unidade de carga elétrica colocada em uma região
do espaço sobre a influência de uma carga geradora de campo elétrico. Em outras
palavras, o campo elétrico mede a influência que uma certa carga produz em seus
arredores. Quanto mais próximas estiverem duas cargas, maior será a força
elétrica entre elas por causa do módulo do campo elétrico naquela região”.
 
CAMPO Elétrico. Mundo Educação , 2019. Disponível em: https://mundoeducac
ao.bol.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm . Acesso em: 10 dez. 2019.
 
A respeito do campo elétrico, analise as afirmativas a seguir:
 
I. As linhas de campo elétrico nunca se iniciam em um ponto demarcado no
espaço.
II. As linhas de campo elétrico nunca irão se cruzar em um ponto do espaço.
III. As linhas de campo elétrico nunca serão fechadas.
IV. As linhas de um campo elétrico sempre se iniciam em dois pontos demarcados
no espaço. 
 
Está correto o que se afirma em:
II, apenas.
II, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta. As linhas de campo elétrico nunca se
iniciam em um ponto espaço, pois as cargas pontuais também são fontes de
campo elétrico. As linhas de campo elétrico nunca se cruzam em um ponto do
espaço, visto que, se colocarmos em uma mesma região duas ou mais partículas
carregadas, as linhas de campo elétrico geradas por elas não irão se cruzar, mas,
sim, somar-se vetorialmente. As linhas de campo elétrico nunca são fechadas,
porque, se pensarmos em dipolos elétricos, teremos linhas de campo elétrico
fechadas.
Pergunta 5
Os experimentos realizados até o século 17 concluíram que outros materiais, como
o vidro e peles de animais, também apresentavam essa propriedade. Nessa
época, o físico francês C. F. du Fay observou que dois objetos, após serem
atritados, podiam se repelir ao invés de se atrair.
 
LABORATÓRIO de Eletricidade e Magnetismo. Introdução à Eletrostática .
Disponível em: http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0
106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf . Acesso em: 5 dez. 2019. 
 
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https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm
http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf
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da
resposta:
Suponha que três cargas, após serem atritadas com outras, passam a ficar
eletrizadas com cargas distintas:  ,   ,   . Ao saber que elas estão situadas
ao longo do eixo   nas respectivas posições  ,   e  , qual
será a força eletrostática total agindo sobre a carga  ?
.
.
Resposta correta. A alternativa está correta. Veja que a força varia com o produto
das cargas e com o inverso do quadrado da distância. Como a força da carga 
 sobre a carga   é de repulsão, ela aponta para a direita. Assim, a força da
carga  sobre a carga   também aponta para a direita, fazendo com que
tenhamos um somatório das duas forças. Essas duas forças possuem o mesmo
módulo (  que, somadas, nos dão o resultado correto.
Pergunta 6
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da
resposta:
Para entendermos a origem da carga elétrica de um corpo, é necessário
entendermos um pouco sobre a estrutura atômica da matéria. Os prótons e os
nêutrons se localizam no núcleo do átomo, que é um caroço central com diâmetro
da ordem de  . Os elétrons orbitam em torno do núcleo. 
 
ROQUE, A. Aula 1. Carga elétrica e Lei de Coulomb . Disponível em: http://
sisne.org/Disciplinas/Grad/FisicaBasica2IBM/aula1.pdf . Acesso em: 5 dez. 2019.
 
Com base no exposto, se colocarmos duas esferas carregadas, porém afastadascerca de  , elas irão se atrair com uma força de  . Assim, se uma delas
tiver o dobro de carga da segunda, qual é a carga das duas esferas? 
(Considere  ). 
 e 
 e 
Resposta correta. A alternativa está correta. Veja que a força varia com o produto
das cargas e com o inverso do quadrado da distância. Ao saber que essa força
vale e a distância dada entre as cargas é igual a  , podemos calcular o
produto entre as cargas. Assim,  . Desse
modo, se uma das cargas possui o dobro do valor da outra, chegamos ao valor
adequado.
Pergunta 7
O trabalho sobre uma partícula faz com que ela se mova devido à força aplicada.
Assim, considerando a figura a seguir, se um sistema é formado por três partículas
de carga  , qual será o trabalho necessário para formar a configuração de todas
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http://sisne.org/Disciplinas/Grad/FisicaBasica2IBM/aula1.pdf
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as partículas com a mesma carga  , em formato de um triângulo equilátero,
supondo que elas estão, de início, infinitamente afastadas?
 
Fonte: Elaborada pelo autor.
.
.
Resposta correta. A alternativa está correta. O trabalho é realizado sobre cada
partícula, devido à força de interação entre o par de partículas. Logo, há 2
trabalhos realizados sobre a partícula de referência,  .
Assim, realizando o somatório dos dois trabalhos efetuados sobre a partícula de
referência, temos  .
Pergunta 8
Considere dois pequenos dipolos elétricos, em que o primeiro está alocado no
eixo  , com seu centro na origem  , sendo formado por partículas de cargas 
  e . Já o segundo está alocado no eixo   e é formado por partículas de cargas 
  e   (conforme a figura a seguir). Ademais, considere que   seja a força
eletrostática exercida pelo dipolo 1 sobre o dipolo 2.
 
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Comentário
da
resposta:
Fonte: Elaborada pelo autor. 
 
De acordo com o exposto, assinale a alternativa correta.
 tem o sentido de   e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no
sentido horário.
 tem o sentido de e o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no
sentido horário.
Resposta correta. A alternativa está correta. A interação do dipolo 1 sobre a carga
 é muito mais intensa do que sobre a carga  , já que a distância é menor
sobre a carga   e sabemos que a força é inversamente proporcional à distância.
Logo, o torque sobre o dipolo 2 tende a girá-lo no sentido horário.
Pergunta 9
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Em algumas situações, tomamos um choque quando tocamos em um objeto
metálico. O que ocorre, nesse caso, é que o objeto estava carregado e parte de
sua carga passa para o nosso corpo ou o usa como meio de migrar para a terra. A
carga que os objetos podem acumular é popularmente denominada “eletricidade
estática”. Suponha que uma força elétrica atuando entre dois corpos   e  ,
separados por uma distância  , são repulsivas e valem  . Após retirarmos
metade da carga do corpo  , teremos uma nova ordenação do sistema.
 
LABORATÓRIO de Eletricidade e Magnetismo. Introdução à Eletrostática .
Disponível em: http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0
106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf . Acesso em: 5 dez. 2019. 
 
Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta corretamente a nova
separação entre os corpos para que a força entre eles permaneça igual a  
.
.
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http://www.ifsc.usp.br/~strontium/Teaching/Material2010-2%20FFI0106%20LabFisicaIII/01-IntroducaoEletrostatica.pdf
Comentário
da
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Resposta correta. A alternativa está correta. Veja que a força varia com o produto
das cargas e com o inverso do quadrado da distância. Como a força não deve
variar e a carga   perde metade do valor, temos de calcular a nova distância entre
as cargas. Assim, com   eliminando os fatores iguais,
chegamos ao resultado correto.
Pergunta 10
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da
resposta:
Três cargas elétricas puntiformes e idênticas,  ,   e  , são mantidas fixas em
suas posições sobre uma linha reta, conforme se verifica na figura a seguir:
 
Fonte: Elaborada pelo autor.
 
O módulo da força elétrica exercida por  sobre   é de  . Nesse
sentido, qual é o módulo da força elétrica resultante sobre  ?
Resposta correta. A alternativa está correta. Veja que a força varia com o produto
das cargas e com o inverso do quadrado da distância. Como a força entre as
cargas 1 e 2 é fornecida, conseguimos calcular o valor do produto entre as cargas,
 obtendo esse produto. Assim, sabendo que as
cargas são iguais, podemos calcular o valor da força de 3 sobre 2 e, por
consequência, a força resultante.
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