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Considere uma esfera metálica de massa igual a 10-6 kg e carga positiva de 10-3 kg. Ela é lançada verticalmente para cima com velocidade inicial v0 = 50 m/s, em uma região onde há um campo elétrico uniforme apontado verticalmente para baixo, de módulo E = 10-2 N/C. A máxima altura que a esfera alcança, em relação ao ponto de onde foi lançada, é de Dado: considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2.
a) 32,5 m.
b) 40,5 m.
c) 62,5 m.
d) 70,0 m.
e) 82,7 m.
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há 2 anos

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há 2 anos

Podemos resolver esse problema usando a conservação de energia mecânica e a equação de força elétrica. Inicialmente, a energia mecânica da esfera é dada por: Ei = mgh + (1/2)mv0^2 Onde m é a massa da esfera, g é a aceleração da gravidade, h é a altura inicial da esfera e v0 é a velocidade inicial da esfera. A energia final da esfera é dada por: Ef = mghf + (1/2)mvf^2 Onde hf é a altura máxima que a esfera alcança e vf é a velocidade da esfera quando ela atinge essa altura. Como a esfera para momentaneamente no ponto mais alto, sua velocidade é zero nesse ponto. A força elétrica que atua na esfera é dada por: Fe = qE Onde q é a carga da esfera e E é o campo elétrico uniforme. A força gravitacional que atua na esfera é dada por: Fg = mg Onde m é a massa da esfera e g é a aceleração da gravidade. Como a esfera é lançada verticalmente para cima, a força gravitacional e a força elétrica têm sentidos opostos. Portanto, podemos escrever: Fg - Fe = ma Onde a é a aceleração da esfera. Como a esfera está se movendo verticalmente, a aceleração é dada por: a = -g Substituindo as expressões para Fg e Fe, temos: mg - qE = -mg Simplificando, temos: hf = (v0^2)/(2g) + (qE)/(2mg) Substituindo os valores dados, temos: hf = (50^2)/(2*10) + (10^-3*10^-2)/(2*10^-6*10) hf = 25 + 0,05 hf = 25,05 m Portanto, a alternativa correta é a letra E) 82,7 m.

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Um equipamento, como o esquematizado na figura abaixo, foi utilizado por J.J.Thomson, no final do século XIX, para o estudo de raios catódicos em vácuo. Um feixe fino de elétrons (cada elétron tem massa m e carga e) com velocidade de módulo v0, na direção horizontal x, atravessa a região entre um par de placas paralelas, horizontais, de comprimento L. Entre as placas, há um campo elétrico de módulo constante E na direção vertical y. Após saírem da região entre as placas, os elétrons descrevem uma trajetória retilínea até a tela fluorescente T. Determine a) o módulo a da aceleração dos elétrons enquanto estão entre as placas; b) o intervalo de tempo Δt que os elétrons permanecem entre as placas; c) o desvio Δy na trajetória dos elétrons, na direção vertical, ao final de seu movimento entre as placas; d) a componente vertical vy da velocidade dos elétrons ao saírem da região entre as placas.

Qual é a medida do ângulo x, aproximadamente?

a) 75°
b) 60°
c) 45°
d) 30°
e) 15°

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