Lista 1_Física C_ Campo Elétrico - FTP da PUC

Curso: Engenharia Ambiental - Noturno
Disciplina: Física Geral e Experimental C
Docente: Norma Reggiani
Lista 1: Campo elétrico
Questão 1. Três partículas com cargas qa = 14nC, qb = -26nC, qc = +21nC
estão dispostas em linha reta. A partícula b está entre a e c, a 120 mm de a e
160 mm de c. (a) Determine Fab, Fcb e o módulo da força resultante sobre b. A
força resultante sobre b é dirigida para a ou para c? (b) Determine F ac, Fbc e o
módulo da força resultante sobre c. Esta força é dirigida para b ou a partir de
b?
Resposta: (a) Fab = 0,23 mN, Fcb = 0,19 mN, Fb = 0,04 mN para a; (b) Fac =
0,034 mN, Fbc = 0,19 mN, Fc = 0,16 mN para b.
Questão 2. Três partículas com igual carga q estão nos vértices de um triângulo
eqüilátero de lado d. Qual é a força sobre cada uma das partículas?
Resposta: √3 q²/ 4πε0d² dirigido a partir do centro do triângulo.
Questão 3. Duas partículas a e b têm igual massa de 2,6g e cargas de mesmo
módulo q, porém de sinais opostos. A partícula a está suspensa do teto por um
fio de 0,35m de comprimento e massa desprezível. Quando a e b estão
separadas por uma distância horizontal de 0,25m, a está em equilíbrio estático,
com o fio a um ângulo de 45º com a vertical. Determine q.
Resposta: 420 nC.
Questão 4. A força elétrica exercida por uma distribuição de carga sobre uma
partícula de +2,6nC de carga, quando colocada em uma posição P, é dirigida
verticalmente para cima, com F = 0,58µN. (a) Em P, quando é E devido à
distribuição? (b) Qual é a força elétrica exercida por este campo sobre uma
partícula colocada em P com carga de -13nC? (Nota: Para resolver este
problema com as informações dadas, é preciso admitir que a carga sobre as
partículas não seja demasiadamente grande a ponto e perturbar a distribuição
de cargas.)
Resposta: (a) 220N/C para cima; (b) 2,9mN para baixo.
Questão 5. Coloca-se na origem uma partícula com carga de +5,8nC. (a)
Determine as componentes cartesianas do campo elétrico devido à partícula
nas posições (x, y, z) dadas por (15cm, 0,0); (15cm, 15cm, 0); (15cm, 15cm,
15cm); (10cm, 20cm, 0). (b) Determine E nas posições indicadas na parte (a).
Resposta: (a) Ex = 2300 N/C, Ey = 0, Ez = 0;
Ex = 820 N/C, Ey = 820 N/C, Ez = 0;
Ex = 450 N/C, Ey = 450 N/C, Ez = 450 N/C;
Ex = 470 N/C, Ey = 930 N/C, Ez = 0;
(b) E = 2300N/C, E = 1160N/C, E = 770N/C, E = 1040N/C.
Questão 6. (a) Determine, na posição da partícula b, o campo elétrico devido às
partículas a e c (qa = +14nC e qc = +21nC). (b) Determine na posição da
partícula c, o campo elétrico devido às partículas a e b (qb = -26nC). A partícula
a está na origem dos eixos coordenados, a partícula b no ponto (x=0,18m;
y=0) e a partícula c no ponto (x=0; y=0,24).
Resposta: (a) 1400 N/C para a direita; (b) 7500 N/C para a esquerda.
Questão 7. Determine o campo elétrico (a) no ponto (d/2,d/2) e (b) no ponto
(d,d), considerando que existe uma carga q nos pontos (0,0), (0,d), (d,0).
Resposta: (a) q/2πε0d² para o canto vago (q positiva); (b) (√2 + ½)q/4πε0d²
a partir do centro (q positiva).
Questão 8. Duas partículas de mesma carga são colocadas a 3,2 X 10 -³ m de
distância uma da outra e liberadas a partir do repouso. A aceleração inicial da
primeira partícula é 7,0 m/s² e da segunda é 9,0 m/s². Se a massa da primeira
partícula é 6,3 X 10-7 kg, determine (a) a massa da segunda partícula; (b) o
módulo da carga das partículas.
Resposta: (a) 4,9 x 10-7 kg (b) 7,1 x 10-11 C
Questão 9. Qual deve ser a distância entre a carga pontual q1 = 26,0 μC e a
carga pontual q2 = -47,0 μC para que a força eletrostática entre duas cargas
tenha um módulo de 5,70 N?
Resposta: 1,39 m
Questão 10. Nos vértices de um quadrado são colocadas as cargas das
partículas dão q1 = -q2 = 100 nC e q3 = -q4 = 200nC. O ponto 1 está em
(0,a), o ponto 2 em (a,a), o ponto 3 na origem e o ponto 4 em (a,0). O lado do
quadrado é a = 5,0 cm. Determine (a) a componente x e (b) a componente y
da força eletrostática a que está submetida a partícula 3.
Resposta: (a) 0,17 N, (b) -0,046N
Questão 11. Duas esferas condutoras idênticas, mantidas fixas, se atraem
mutuamente com uma força eletrostática de 0,108 N quando a distância entre
os centros é 50,0 cm. As esferas são ligadas por um fio condutor de diâmetro
desprezível. Quando o rio é removido, as esferas se repelem com uma força de
0,0360 N. Supondo que a carga total das esferas era inicialmente positiva,
determine: (a) a carga negativa inicial de uma das esferas; (b) a carga positiva
inicial da outra esfera.
Resposta: (a) -1,00 μC; (b) 3,00 μC
Questão 12. A partícula 1, localizada na origem, com carga + 1,0 μC, e a
partícula 2, localizada em (L,0), com carga -3,0 μC, são mantidas a uma
distância L = 10,0 cm uma da outra, sobre o eixo x. Determine (a) a
coordenada x e (b) a coordenada y de uma partícula 3 de carga desconhecida
q3, para que a força exercida sobre ela pelas partículas 1 e 2 seja nula.
Resposta: (a) 14 cm, (b) 0
Questão 13. Quatro partículas formam um quadrado de lado a = 5,00 cm e têm
cargas q1 = +10,0 nC, q2 = -20,0 nC, q3 = +20,0 nC e q4 = -10,0 nC,
localizadas nos pontos (0,a), (a,a), (a,0) e (0,0) respectivamente. Qual é o
campo elétrico no centro do quadrado, na notação de vetores unitários?
Resposta: ( 1,02 x 105 N/C ) j
Questão 14. Três partículas são mantidas fixas nas posições (a,0), (0,a), (0,0) e
têm cargas q1 = q2 = -e e q3 = +2e respectivamente. A distância a = 6,00 μm.
Determine (a) o módulo e (b) a direção do campo elétrico no ponto P
localizado em (a/2, a/2).
Resposta:
Questão 15. Duas partículas carregadas são mantidas fixas sobre o eixo x: -q =
-3,20 x 10-19 C, no ponto x = -3,00 m, e q = 3,20 x 10-19 C, no ponto x = +3,00
m. Determine (a) o módulo e (b) a direção (em relação ao semi-eixo x positivo)
do campo elétrico no ponto P, para o qual x=0 e y = 4,00 m.
Resposta: (a) 1,38 x 10-10 N/C, (b) 180o