ε ε - Anglo

Anglo/Itapira-Moji
1
Eletrodinâmica – 2º colegial
ELETRODINÂMICA– Circuitos
(PLúcio)
V
100 Ω
Caderno de Exercícios:
SETOR A → Cap 37: 2, 5 a 37.
100 Ω
E
K
SETOR B → Cap 21: 6 a 10; 12 a 14; 19 e 20. Cap 22: 6; 7; 9; 10; 11; 19
a 22; 24 a 26 e 28; Cap 23: 12, 13, 16 a 21, 23, 25, 31 a 33. Cap 24: 5,
13 e 14. Cap 25: 4 e 5, 10 a 16. Cap 26: 1 a 38.
1. Uma pilha ligada a um resistor de 1 Ω apresenta corrente de 1 A;
quando ligada a um resistor de 0,6 Ω, apresenta uma corrente de 1,5
A. Qual o valor da f.e.m. dessa pilha ?
2. Para determinar as características de uma bateria, realizaram-se as
seguintes medições:
- com a bateria em circuito aberto, mediu-se a ddp entre seus terminais, obtendo-se o valor U = 4,5 V;
- com a bateria em curto circuito, mediu-se a intensidade da corrente,
obtendo-se i = 9 A.
Determinar a fem e a resistência interna dessa bateria.
A
O voltímetro marca 1,5 V quando a chave K está aberta. Fechando-se
a chave K, qual será a indicação do amperímetro?
7. (Unb)Um aluno, principiante em eletricidade, montou no laboratório o
circuito esquematizado abaixo. A bateria, o amperímetro A, graduado
em mili-ampères e o voltímetro V, graduado em volts, podem ser
considerados ideais.
120 Ω
120 Ω
ε 1 = 12 V
3. No circuito a seguir, R1 = 20 Ω, R2 = 30 Ω, r1 = 2 Ω e r2 = 1 Ω.
V
r2
ε2
= 30 V
R1
R2
V
ε1
r1
A
a) Quais as indicações dos aparelhos nessa montagem?
b) Quando o professor passou pela sua bancada, explicou-lhe o erro
cometido, ensinado-lhe a montagem correta. Esquematize essa
nova montagem e dê as novas indicações dos aparelhos.
A
= 60 V
Determine as leituras do amperímetro e do voltímetro, ambos supostos ideais.
8. Considere o circuito abaixo.
4. (Unicamp) No circuito da figura adiante, A é um amperímetro de
resistência nula, V é um voltímetro de resistência infinita. A resistência interna da bateria é nula.
A
10 A
+
100 V
-
a)
b)
c)
d)
5.
2,0 A
R1
R2
V
a) Qual a potência dissipada no resistor de 85 Ω?
b) Qual a corrente no resistor de 20 Ω?
Qual é a intensidade da corrente medida pelo amperímetro?
Qual é a tensão elétrica medida pelo voltímetro?
Quais são os valores das resistências R1 e R2?
Qual é a potência fornecida pela bateria?
9. Na figura abaixo, quatro baterias idênticas de 12 V estão alimentando
uma lâmpada que está sob tensão de 30 V e dissipando 72 W. Qual
a resistência interna de cada bateria?
Considere o circuito da figura, no qual os instrumentos de medição
são supostos ideais.
20 Ω
10. No gráfico tensão × corrente, as linhas A, B e C, representam as
curvas de três dispositivos elétricos.
r =10 Ω
30 Ω
V
60 Ω
U (V)
12
E = 150 V
A
C
10
8
B
6
4
Determine:
a) a resistência equivalente desse circuito;
b) a leitura do amperímetro;
c) a leitura do voltímetro.
6. (Fuvest) No circuito da figura, o amperímetro e o voltímetro são ideais.
2
A
i (A)
0
1
2
3
4
5
6
7
a) Identifique cada dispositivo associando-o com a sua curva característica.
b) Utilizando a simbologia convencional, esquematize um circuito com
esses dispositivos ligados em série e determine a corrente elétrica
que circula através dele.
11. No circuito a seguir, o voltímetro ideal acusa 24 V. Calcule a força
eletromotriz da bateria, também ideal.
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Eletrodinâmica – 2º colegial
12. (Uern)Na etiqueta de uma bateria de automóvel, lê-se: 12 V – 60 Ah.
Essa bateria está alimentando o circuito com as lâmpadas L1, L2 e L3,
de resistências 6 Ω, 3 Ω e 4 Ω, respectivamente. Durante quantas horas as lâmpadas permanecerão acesas?
2
Em quanto tempo 200 g de gelo á -20°C transformam-s e em água a
20 °C. Suponha que todo calor liberado pelo resisto r seja absorvido
pelo gelo e pela água. Considere 1 cal = 4 J, cagua = 1 cal/g°C, c gelo =
0,5 cal/g.°C e L fusão = 80 cal/g.
16. (Fuvest) Em uma aula de física, os estudantes receberam duas caixas
lacradas, C e C’, cada uma delas contendo um circuito genérico, formado por dois resistores (R1 e R2), ligado a uma bateria de 3 V de
tensão, conforme o esquema da figura a seguir.
13. (Ufsc) No circuito a seguir, a bateria ideal tem força eletromotriz 120
V. Qual a indicação do amperímetro ideal, graduado em mA?
14. (Unifesp) Os circuitos elétricos A e B esquematizados, utilizam quatro lâmpadas incandescentes L idênticas, com especificações comerciais de 100 W e de 110 V, e uma fonte de tensão elétrica de 220 V.
Os fios condutores, que participam dos dois circuitos elétricos, podem ser considerados ideais, isto é, têm suas resistências ôhmicas
desprezíveis.
Das instruções recebidas, esses estudantes souberam que os dois
resistores eram percorridos por correntes elétricas não nulas e que o
valor de R1 era o mesmo nas duas caixas, bem como o de R2. O objetivo do experimento era descobrir como as resistências estavam associadas e determinar seus valores. Os alunos mediram as correntes
elétricas que percorriam os circuitos das duas caixas, C e C’, e obtiveram os valores I = 0,06 A e I’ = 0,25 A, respectivamente.
a) Complete as figuras da folha de resposta, desenhando, para cada
caixa, um esquema com a associação dos resistores R1 e R2.
b) Determine os valores de R1 e R2.
17. (Unicamp) Telas de visualização sensíveis ao toque são muito práticas e cada vez mais utilizadas em aparelhos celulares, computadores
e caixas eletrônicos. Uma tecnologia frequentemente usada é a das
telas resistivas, em que duas camadas condutoras transparentes são
separadas por pontos isolantes que impedem o contato elétrico.
a) O contato elétrico entre as camadas é estabelecido quando o dedo
r
exerce uma força F sobre a tela, conforme mostra a figura a seguir. A área de contato da ponta de um dedo é igual a A = 0,25 cm2
. Baseado na sua experiência cotidiana, estime o módulo da força
exercida por um dedo em uma tela ou teclado convencional, e em
seguida calcule a pressão exercida pelo dedo. Caso julgue necessário, use o peso de objetos conhecidos como guia para a sua estimativa.
a) Qual o valor da resistência ôhmica de cada lâmpada e a resistência ôhmica equivalente de cada circuito elétrico?
b) Calcule a potência dissipada por uma lâmpada em cada circuito
elétrico, A e B, para indicar o circuito no qual as lâmpadas apresentarão maior iluminação.
15. (Uerj) O circuito da figura é usado para derreter gelo e aquecer água.
b) O circuito simplificado da figura no espaço de resposta ilustra como
é feita a detecção da posição do toque em telas resistivas. Uma
bateria fornece uma diferença de potencial U = 6 V ao circuito de
resistores idênticos de R = 2 kΩ . Se o contato elétrico for estabelecido apenas na posição representada pela chave A, calcule a diferença de potencial entre C e D do circuito.
2
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Eletrodinâmica – 2º colegial
Respostas
01] 1,2 V.
02] 4,5 V e 0,5 Ω.
03] a) zero; b) zero.
04] 1,2 A e 24 V.
05] a) 100 V; b) 10Ω e 50 Ω;; c) 1 200 W.
06] a) 50 Ω; b) 2 A; c) 120 V.
07] 15 mA.
08] a) i = 0 e U = 12 V; b) i = 0,05 A e U = 6 V.
10] a) A - resistor, B - receptor e C - gerador; b) 1,2 A.
11] 104 V.
12] 30 h.
13] 200 mA.
14] a) 121 Ω e 484 Ω; b) 100 W e 25 W.
15] 110 s.
16] a) figura abaixo; b) 20 Ω e 30 Ω
2
v1
45°
30°
meio 1
meio 2
v2
Determine, no meio 2, os valores:
a) da freqüência;
b) do comprimento de onda;
c) da velocidade de propagação.
4. A corda da figura tem massa 1
10
0 g e está presa a dois suportes fixos
distanciados de 50 cm. Ela está sob tensão provocada por forças de
intensidade 200 N. Fazendo
Fazendo-se
se a corda vibrar transversalmente forfo
ma-se
se nela a onda estacionária representada na figura.
50 cm
a) Calcule a velocidade de propagação dos pulsos nessa corda.
b) Qual a freqüência de vibração da corda?
c) Qual a freqüência do som fundamental emitido por essa corda?
17] a) 4×104 N/m2; b) 2 V.
ONDULATÓRIA
1. (Unicamp) Pesquisas atuais no campo das comunicações indicam
que as "infovias" (sistemas de comunicações entre redes de compucomp
tadores como a INTERNET, por exemplo) serão capazes de enviar
informação através de pulsos luminosos transmitidos por fibras óptiópt
cas com a freqüência de 1011 pulsos/segundo. Na fibra óptica, a luz
8
se propaga com velocidade de 2×10 m/s.
a) Qual o intervalo de tempo entre dois pulsos de luz consecutivos?
5. Uma britadeira produz ruídos de 80 dB, para alguém que esteja muito
próximo de
dela.
la. Por isso, as empresas exigem que os funcionários que
operam esse tipo de máquina usem protetores auriculares.
Considere para o ser humano: menor intensidade sonora audível,
I0 = 10–12 W/m2 e, para o limiar da dor, Imáx = 1 W/m2.
Se os operadores não usassem protetores:
a) Que intensidade sonora receberia o ouvido de cada um?
b) Qual o nível sonoro percebido se cinco britadeiras operassem em
conjunto? Use log 2 = 0,3.
6. Para se estudar as propriedades das ondas num tanque de água, fazfaz
se uma régua de madeira vibrar regularmente, tocando a superfície da
água e produzindo uma série de cristas e vales que se deslocam da
esquerda para a direita.
Na figura a seguir estão esquematizadas duas barreiras verticais ses
paradas por uma distância aproximadamente ig
igual
ual ao comprimento de
onda das ondas.
b) Qual a distância (em metros) entre dois pulsos?
50 cm
2. No instante t = 0, uma fonte começa a vibrar produzindo uma onda
num fio elástico. A figura mostra o perfil dessa onda no instante t =
1,5 s.
10,8 m
Determine para essa onda:
a) o comprimento de onda;
b) a freqüência;
c) a velocidade de propagação;
d) a amplitude.
3. (Unirio) Na superfície de um líquido, um vibrador produz ondas plapl
nas com freqüência f1 = 10 Hz e comprimento de onda λ1 = 28 cm.
Ao passarem do meio 1 para o meio 2, como mostra a figura, foi veriver
ficada uma mudança na direção de propagação das ondas.
Dados: sen 30° = cos 60° = 0,5 e sen 45° = cos 45° = 0,7.
Após passas pela abertura, a onda apresenta modificação
a) em sua forma e em seu comprimento de onda.
b) em sua forma e em sua velocidade.
c) em sua velocidade e em seu comprimento de onda.
d) somente em sua forma.
e)) somente em sua velocidade.
7. (Unicamp) Uma gota de cola plástica à base de PVC cai sobre a
superfície da água parada de um tanque, formando um filme sólido
(camada fina) de espessura Ø = 4,0 × 10–7 m. Dado: 2 = 1,4.
a) Ao passar de um meio de índice de refração n1 para outro meio de
índice de refração n2, um raio de luz é desviado de tal forma que
n1 sen θ1 = n2 sen θ2, onde θ1 e θ2 são os ângulos entre o raio em
cada meio e a normal, respectivamente. Um raio lluminoso
uminoso incide
sobre a superfície superior do filme, formando um ângulo θ1 = 30°
com a normal, conforme a figura a seguir. Calcule a distância d
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que o raio representado na figura percorre no interior do filme. O
índice de refração do PVC é n2 = 1,5.
(01) A frequência do som, ouvido pelo conduto
condutorr de um dos veículos, é
igual à frequência do som emitido pela buzina do outro veículo.
(02) O efeito dos batimentos é causado pelo efeito Doppler.
(04) A frequência dos batimentos ouvidos pelos dois condutores é igual.
(08) Um observador, que está em rep
repouso
ouso no centro da pista, ouve o
som emitido pelas buzinas de cada veículo com freqüências iguais.
(16) O comprimento da onda sonora, emitida pela buzina do carro A, e
formada na frente dele, é menor que o comprimento da onda sonora,
son
emitida pela buzina do carro B, e formada na frente dele.
11] (Unesp)) A figura apresenta os modos de vibração de um tubo aberto e
de um tubo fechado.
Se a velocidade das ondas longitudinais na coluna é v,, quais as frefr
qüências fundamentais do tubo aberto e do tubo fechado?
b) As
s diversas cores observadas no filme devem-se
devem
ao fenômeno de
interferência. A interferência é construtiva quando a distância d percorrida pela luz no interior do filme é igual a (2k + 1)(λ
λ/2n2), onde k
é um numero natural (k = 0,1,2,3...). Neste caso, a cor corresponcorrespo
dente ao comprimento de onda λ torna-se
torna
visível para raios incidentes que formam ângulo θ1 com a normal. Qual é o comprimento de
onda na faixa visível do espectro eletromagnético (400 nm - 700
nm) para o qual a interferência
terferência é construtiva quando o ângulo de ini
cidência é θ1 = 30°?
8. Um rádio receptor opera em duas modalidades: uma, AM, cobre o
intervalo de 550 a 1550 khz e outra, FM, de 88 a 108 MHz. A velociveloc
dade das ondas eletromagnéticas vale 3 x 10© m/s. Quais, aproximadamente, o menor e o maior comprimentos de ondas que podem
ser captados por esse rádio?
a) 0,0018 m e 0,36 m.
b) 0,55 m e 108 m.
c) 2,8 m e 545 m.
d) 550 x103 e 108 x 106 m.
e) 1,6 x 1014 m e 3,2 x 1016 m.
9. (Fuvest) Um trecho dos trilhos de aço de uma ferrovia tem a forma e
as dimensões dadas a seguir. Um operário bate com uma marreta no
ponto A dos trilhos. Um outro trabalhador, localizado no ponto B, pop
de ver o primeiro, ouvir o ruído e sentir com os pés as vibrações
vibraçõe produzidas pelas marretadas no trilho.
12. ( Mackenzie) Uma onda estacionária se forma num tubo sonoro fef
chado, como ilustra a figura.
Se o comprimento do tubo é 50 cm e admitindo ser de 340 m/s a vev
locidade do som no ar, calcule a freqüência do som emitido pelo tubo.
Respostas
1] a) 10–11 s; b) 2
2×10–3 m.
2] a) 2,4 m; b) 3 Hz; c) 7,2 m/s; d) 25 cm.
3] a) 10 Hz; b) 20 cm; c) 2 m/s.
4] a) 100 m/s; b) 500 Hz; c) 100 Hz.
5] a) 10-4 W/m2; b) 87 dB.
6] d.
7] a) 8,4 × 10–77 m; b) 504 nm.
8] c.
9] a) 1,5 s; b) 4.910 m/s.
10] 2 + 16 = 18.
11] faberto= faberto =
v
v
e ffechado = .
2l
4l
12] 850 Hz.
a) supondo que a luz se propague instantaneamente, qual o intervalo
de tempo ∆t decorrido entre os instantes em que o trabalhador em B
vê uma marretada e ouve o seu som?
b) Qual a velocidade de propagação do som no
n aço, sabendo-se que o
trabalhador em B, ao ouvir uma marretada, sente simultaneamente
as vibrações no trilho?
Dado: a velocidade do som no ar é de 340 m/s. Use π = 3.
10. (Ufms) Um veículo A está ultrapassando um veículo B em uma estraestr
da retilínea e horizontal.
zontal. Os dois veículos estão com suas buzinas acionadas emitindo sons de mesma intensidade I0 e freqüência f0. A
velocidade VA, do veículo A, é ligeiramente maior que a velocidade
VB, do veículo B, de maneira que os dois condutores ouvem o fenôfen
meno de batimentos gerados pelas duas buzinas acionadas, veja a
figura. Conforme essas considerações, é CORRETO afirmar:
(Batimento: fenômeno que resulta da interferência de duas ondas de
frequências muito próximas.)
4