1ª Questão 2ª Questão 3ª Questão

COLÉGIO PEDRO II – CAMPUS TIJUCA II
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
COORDENADOR: PROFESSOR JOSÉ FERNANDO
3a SÉRIE – PROFESSORES: ROBSON / JULIEN / ALFREDO / JOSÉ FERNANDO / EDUARDO
Material selecionado por André Gustavo de O. Gonçalves
1ª Questão
Um capacitor de placas paralelas é formado por duas placas metálicas
grandes ligadas a um gerador que mantém uma diferença de potencial tal que o
campo elétrico uniforme gerado no interior do capacitor seja E = 20000N/C. Um
pêndulo simples, formado por um fio de massa desprezível e uma esfera de
massa m = 6,0g eletricamente carregada com carga
é colocado entre
√
as placas, como ilustra a figura a seguir. Considerando que a carga q não altera
o campo elétrico entre as placas do capacitor, responda:
(A) para qual ângulo θ entre o fio e a vertical o sistema estará em equilíbrio
estático?
(B) Se a diferença de potencial fornecida pelo gerador fosse triplicada, para que
ângulo θ entre o fio e a vertical haveria equilíbrio estático?
2ª Questão
Em 2012 foi comemorado o centenário da descoberta dos raios cósmicos, que são partículas provenientes do espaço.
(A) Os neutrinos são partículas que atingem a Terra, provenientes em sua maioria do Sol. Sabendo-se que
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a distância do Sol à Terra é igual a 1,5  10 m, e considerando a velocidade dos neutrinos igual a
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3,0  10 m/s, calcule o tempo de viagem de um neutrino solar até a Terra.
(B) As partículas ionizam o ar e um instrumento usado para medir esta ionização é o eletroscópio. Ele consiste em duas hastes metálicas que se repelem quando carregadas. De forma simplificada, as hastes podem ser tratadas como dois pêndulos simples de mesma massa m e mesma carga q
localizadas nas suas extremidades. O módulo da força elétrica entre as
cargas é dado por:
Considere k = 9,0  10 Nm /C . Para a situação ilustrada na figura, qual é a carga q, se
m = 0,0040g?
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3ª Questão
(A) Assinale com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. Justifique sua resposta.
(
) 1 < 2
(
) 1 = 2
(
) 1 > 2
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Gustavo dispõe de três esferas metálicas, esferas 1, 2 e 3 de raios iguais e muito pequenos, com as
quais realiza experimentos de eletrostática. As esferas 1 e 2 têm massas iguais, m, e a esfera 3 tem uma
massa maior, M. As três esferas foram eletricamente carregadas, sendo que as cargas nas esferas 1 e 3
são iguais, Q, e na esfera 2 a carga é menor, q. Em um primeiro experimento, Gustavo pendura as esferas
1 e 2 por fios isolantes longos, de mesmo comprimento, e presos no mesmo ponto. Nas figuras, são apresentadas três alternativas de configurações para as posições de equilíbrio dessas duas esferas; θ1 e θ2
são, respectivamente, os ângulos que os fios de sustentação das esferas 1 e 2 fazem com a vertical.
Em um segundo experimento, Gustavo suspende as esferas 1 e 3 de maneira semelhante à anterior.
(B) Assinale com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. Justifique sua resposta.
(
) 1 < 3
(
) 1 = 3
(
) 1 > 3
(C) Finalmente, Gustavo, usando luvas isolantes, força um contato elétrico simultâneo das três esferas.
assinale com um X a opção que dá a relação correta entre os novos valores das cargas q1, q2 e q3 nas
esferas 1, 2 e 3, respectivamente. Justifique sua resposta.
(
) q1 < q2 = q3
(
) q1 = q 2 = q3
(
) q1 = q2 < q3
4ª Questão
Três pequenas esferas metálicas, E1, E2 e E3, eletricamente carregadas e isoladas, estão alinhadas,
em posições fixas, sendo E2 equidistante de E1 e E3. Seus raios possuem o mesmo valor, que é muito menor que as distâncias entre elas, como mostra a figura:



E1
E2
E3
As cargas elétricas das esferas têm, respectivamente, os seguintes valores:
Q1 = 20C, Q2 = – 4,0C e Q3 = 1,0C
Admita que, em um determinado instante, E1 e E2 são conectadas por um fio metálico; após alguns
segundos, a conexão é desfeita. Nessa nova configuração, determine as cargas elétricas de E1 e E2 e apresente um esquema com a direção e o sentido da força resultante sobre E3.
5ª Questão
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Três cargas elétricas, q1 = – 16C, q2 = 1,0C e q3 = – 4,0C, são mantidas fixas no vácuo e alinhadas, como mostrado na figura. A distância d = 1,0cm. Calcule o módulo do campo elétrico produzido na
posição da carga q2 , em V/m.