Lista 1- Carga Elétrica, Eletrização e Lei de Coulomb

Lista 1- Carga Elétrica, Eletrização e
Lei de Coulomb
Questões:
1) Duas folhas de um mesmo tipo de papel são atritadas entre si. Elas ficaram eletrizadas? E
se atritarmos duas barras feitas de um mesmo tipo de plástico? Explique.
2) No processo de eletrização mostrado na figura 17-6 abaixo, o número de elétrons em
excesso na seda ( módulo da carga na seda) é maior, menor ou igual ao número de prótons em
excesso no vidro ( quantidade de carga no vidro)?
3) Sabe-se que o corpo humano é capaz de conduzir cargas elétricas. Explique, então, por que
uma pessoa, segurando uma barra metálica em suas mãos, não consegue eletriza-la por atrito.
4) Para evitar a formação de centelhas elétricas, os caminhões transportadores de gasolina
costumam andar com uma corrente metálica arrastando-se pelo chão. Explique.
5) Uma barra eletrizada negativamente é colocada próxima de um corpo metálico AB (não
eletrizado), como mostra a figura deste exercício.
a) Para onde se deslocam os elétrons livres deste corpo metálico?
b) Então, qual o sinal da carga que aparece em A? E em B?
c) Como se denomina esta separação de cargas que ocorreu no corpo metálico?
6) Suponha, agora, que o corpo AB do exercício anterior seja um dielétrico.
a) Haverá movimento de elétrons livres no corpo AB?
b) Descreva o que se passa com as moléculas deste dielétrico ( faça um desenho ilustrando
sua resposta).
7) Considere novamente o corpo metálico mostrado na figura do exercício 5. Suponha que a
extremidade B deste corpo seja ligado à Terra por meio de um fio condutor.
a) Descreva o movimento de cargas que ocorrerá em virtude desta ligação.
b) Desfazendo-se a ligação de AB com a Terra e afastando-se o indutor, o corpo metálico
ficará eletrizado? Qual o sinal de sua carga?
8) Um corpo eletrizado com carga positiva é aproximado da bolinha de um pêndulo elétrico
(eletroscópio).
a) Se a bolinha for atraída pelo corpo, podemos concluir que ela está eletrizada
negativamente?
b) Se a bolinha for repelida, podemos concluir que ela possui carga positiva?
9) Um eletroscópio de folhas encontra-se eletrizado negativamente. Aproximamos da esfera
deste eletroscópio um bastão eletrizado B.
a) Se verificarmos que as folhas do eletroscópio têm sua separação aumentada, qual é o sinal
da carga no bastão B? Explique.
b) Se a carga de B fosse positiva, o que ocorreria com a separação entre as folhas do
eletroscópio? Por quê?
10) Duas cargas pontuais negativas, cujos módulos são Q1= 4,3𝜇C e Q2 = 2,0𝜇C, estão
situadas no ar, separadas por uma distância r = 30 cm ( veja a figura abaixo).
a) Desenhe, em uma cópia da figura, a força que Q 1 exerce sobre Q2. Qual é o valor desta
força?
b) Desenhe, agora, a força que Q2 exerce sobre Q1. Qual é o valor desta força?
11) Suponha, no exercício anterior, que o valor da carga Q 1 tenha se tornado 10 vezes maior,
que o valor de Q2 tenha sido reduzido a metade e que a distância entre elas tenha se mantido
constante.
a) Por qual fator ficaria multiplicado o valor da força entre as cargas?
b) Então, qual seria o novo valor desta força?
12) Considere, ainda, o exercício 10 e suponha que os valores de Q 1 e Q2 tenham, agora, se
mantido constantes.
a) Se a distância entre estas cargas se tornar 5 vezes maior, a força entre elas aumentará ou
diminuirá? Quantas vezes?
b) Se a distância entre estas cargas for reduzida à metade, a força entre elas aumentará ou
diminuirá? Quantas vezes?
13) Qual a importante propriedade das cargas elétricas, válida ainda nas teorias modernas, e
que estava presente tanto na teoria dos dois fluidos quanto na teoria do fluido único?
14) Por que, mesmo antes das experiências de Coulomb, já se suspeitava que a força elétrica
devia ser inversamente proporcional ao quadrado das distância entre as cargas?
15) A figura deste problema mostra duas cargas pontuais, Q1 = 4,0𝜇 C e Q2 = -1,5𝜇 C. Uma
carga positiva q= 2,0 x10-7C é colocada no ponto P1 situado a 5,0 cm de Q2. Supondo que
estas cargas estejam no ar, responda:
a) Qual o módulo e o sentido da força exercida por Q 1 sobre q?
b) Qual o módulo e o sentido da força exercida por Q 2 sobre q?
c) Qual o módulo e o sentido da força elétrica resultante que atua sobre q?
16) Dois pequenos corpos celestes, de mesma massa m, estão separados por uma distância r.
Cada um é então eletrizado com uma mesma carga Q, de tal modo que a força de repulsão
elétrica entre estas cargas equilibre a atração gravitacional entre os dois corpos. Determine o
valor de Q em função da constante gravitacional, G, da constate k0 ( da lei de Coulomb) e da
massa m de cada corpo.
17) Na figura deste problema a pequena esfera A e o pêndulo B possuem cargas de mesmo
módulo e de sinais contrários. Sabendo-se que B está em equilíbrio e que sua massa vale 10 g,
determine o módulo da carga em cada um destes corpos ( considere g = 10 m/s2).
18) Uma carga elétrica pontual +Q encontra-se fixada sobre uma mesa isolante (veja a figura).
Um pequeno corpo C, eletrizado com uma carga também positiva +q, é abandonado sobre a
mesa, nas proximidades de +Q. Considere que a força resultante que atua sobre C é devida
apenas à carga Q. Enquanto C se desloca:
a) O módulo de sua aceleração aumenta, diminui ou não se altera?
b) E o módulo de sua velocidade?
19) Duas cargas pontuais A e B, eletrizadas positivamente com cargas QA= 25𝜇 C e QB =
16𝜇 C, estão fixas, separadas por uma distância d = 9,0 cm. Determine a que distância da
carga A deve ser colocado um pequeno corpo eletrizado C para que ele fique em equilíbrio
(suponha sobre que C atuem apenas as forças elétricas devidas a A e B).
20) Uma partícula de massa m = 10 g e carga q = - 2,0𝜇C é presa a uma mola de massa
desprezível. O período de oscilação deste sistema é T = (0,40 𝜋)s. Uma outra partícula, de
carga qꞌ = 0,20 𝜇C, é fixada a uma distância d da posição de equilíbrio O da carga q (veja a
figura deste problema). Verifica-se que a nova posição de equilíbrio de q está situada a uma
distância X= 40 cm do ponto O. Calcular o valor da distância d.
21) Uma pequena esfera de massa m e carga +q, suspensa por um fio de comprimento L, gira
em movimento circular uniforme em torno de outra carga fixa igual a ela, da maneira
mostrada na figura deste problema. Calcular a velocidade angular ω da esfera, considerando
os seguintes valores: m = 65 g, q = 1,5𝜇 C , L= 1,0 m, g = 10 m/s2, ângulo do fio com a
vertical θ = 30º.
22) Duas pequenas esferas, ambas carregadas positivamente, apresentam carga total de 5,0
-5
x10 C. Verifica-se que quando estão separadas por uma distância de 2,0 m, elas se repelem
com uma força de 1,0 N. Determine o valor da carga em cada esfera.