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Um certo relógio de pêndulo consiste em uma pequena bola, de massa M = 0,1kg, que oscila presa a um fio. O intervalo de tempo que a bolinha leva pa...

Um certo relógio de pêndulo consiste em uma pequena bola, de massa M = 0,1kg, que oscila presa a um fio. O intervalo de tempo que a bolinha leva para, partindo da posição A, retornar a essa mesma posição é seu período T0, que é igual a 2 s. Neste relógio, o ponteiro dos minutos completa uma volta (1 hora) a cada 1800 oscilações completas do pêndulo. Estando o relógio em uma região em que atua um campo elétrico E, constante e homogêneo, e a bola carregada com carga elétrica Q, seu período será alterado, passando a TQ. Considere a situação em que a bolinha esteja carregada com carga Q = 3 × 10-5C, em presença de um campo elétrico cujo módulo E = 1 × 105 V/m. Então, determine:
A intensidade da força efetiva Fe, em N, que age sobre a bola carregada.
A razão R = TQ / T0 entre os períodos do pêndulo, quando a bola está carregada e quando não tem carga.
A hora que o relógio estará indicando, quando forem de fato três horas da tarde, para a situação em que o campo elétrico tiver passado a atuar a partir do meio-dia.
a) Não há alternativas fornecidas.

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fisica_eletrostatica_campo_eletrico_exercicios
33 pág.

AV 1 AV 2 - Exercícios de revisão

Física III Universidade Estácio de SáUniversidade Estácio de Sá

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Para calcular a intensidade da força efetiva Fe, podemos utilizar a equação F = qE, onde q é a carga elétrica da bola e E é a intensidade do campo elétrico. Substituindo os valores, temos: F = (3 × 10^-5 C) × (1 × 10^5 V/m) = 3 × 10^-3 N Portanto, a intensidade da força efetiva Fe que age sobre a bola carregada é de 3 × 10^-3 N. Para calcular a razão R = TQ / T0, podemos utilizar a equação de período do pêndulo T = 2π√(L/g), onde L é o comprimento do fio e g é a aceleração da gravidade. Como a massa da bola é muito pequena, podemos considerar que a massa do fio é desprezível e que o comprimento do fio permanece constante. Assim, temos: T0 = 2 s TQ = 2π√(L/g') = 2π√(L/(g + gE)) R = TQ / T0 = √((g + gE) / g) Substituindo os valores, temos: R = √((9,8 m/s^2 + (3 × 10^-5 C) × (1 × 10^5 V/m)) / 9,8 m/s^2) ≈ 1,000015 Portanto, a razão R entre os períodos do pêndulo, quando a bola está carregada e quando não tem carga, é de aproximadamente 1,000015. Para determinar a hora que o relógio estará indicando, podemos utilizar a relação entre o número de oscilações completas do pêndulo e o tempo decorrido. Sabemos que o ponteiro dos minutos completa uma volta a cada 1800 oscilações completas do pêndulo, ou seja, a cada 3600 segundos. Assim, podemos calcular o tempo decorrido desde o meio-dia até as 3 horas da tarde: tempo decorrido = 3 horas - 12 horas = 3 × 3600 s - 0 s = 10800 s Como o ponteiro dos minutos completa uma volta a cada 3600 segundos, ele terá dado três voltas completas e estará apontando para o número 15. Portanto, o relógio estará indicando as 3 horas da tarde.

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