Lista 1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Lista 1 - FCC
1. Qual deve ser a distância entre duas cargas puntiformes q1 = 26, 0 µ C e q2 = −47, 0 µ C para
que o módulo da força elétrica entre elas seja de 5,70 N?
2. A figura (a) mostra duas cargas, q1 e q2 , mantidas a uma distância fixa d uma da outra. (a)
Qual é a força elétrica que atua sobre q1 ? Suponha q1 = q2 = 20, 0 µ C e d = 1,50m . (b) Uma
terceira carga q3 = 20, 0 µ C é trazida e colocada na posição mostrada na figura (b). Qual é,
agora, a força eletrostática que atua sobre q1 ?
q1
q1
d
d
d
q3
q2
q2
(a)
d
(b)
3. Duas cargas fixas de +1, 0 µ C e −3, 0 µ C estão separadas por uma distância de 10,0 cm.
Onde podemos localizar uma terceira carga de modo que a força elétrica total sobre ela seja
nula?
4. Coloca-se uma carga Q em dois vértices opostos de um quadrado, e uma carga q em cada
um dos outros dois. (a) Sabendo-se que a força eletrostática líquida sobre cada Q é nula,
qual é o valor de Q em termos de q ? (b) Será possível escolher um valor para q de modo
que a força eletrostática sobre cada uma das quatro cargas seja nula? Explique sua resposta.
5. As cargas e as coordenadas de duas partículas mantidas fixas no plano xy são: q1 = +3, 0 µ C ,
x1 = 3,5cm , y1 = 0,5cm , e q2 = −4, 0 µ C , x1 = −2, 0cm , y1 = 1,5cm . (a) Determine o módulo,
a direção e o sentido da força eletrostática sobre q2 . (b) Onde poderíamos localizar uma
carga q3 = +4, 0 µ C de modo que a força eletrostática líquida sobre q2 fosse nula?
6. Qual deve ser o módulo de uma carga puntiforme escolhida de modo a criar um campo
elétrico de 1, 00 N C em pontos a 1, 00m de distância?
7. Qual o campo elétrico no ponto P criado pelas quatro cargas mostradas na figura abaixo?
+5, 0q
d
P
d
d
+3, 0q
d
+5, 0q
−12q
8. Na figura abaixo, localize o ponto(ou os pontos) onde o campo elétrico resultante é nulo. (b)
Esboce, qualitativamente as linhas de campo elétrico.
+2,0q
-5,0q
a
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9. Um conjunto de nuvens carregadas produz um campo elétrico no ar próximo à superfície da
Terra. Uma partícula de carga −2, 0 × 10−9 C , colocada neste campo, fica sujeita a uma força
eletrostática de 3, 0 ×10 −6 N apontando para baixo. (a) Qual é o módulo do campo elétrico?
(b) Qual o módulo, a direção e o sentido da força eletrostática exercida sobre um próton
colocado neste campo?
10. Um objeto tendo massa de 10, 0g e uma carga de +8, 00 × 10−5 C é colocado num campo
r
elétrico E com E x = 3, 00 × 103 N C , E y = −600 N C e Ez = 0 . (a) Qual é o módulo, a
direção e o sentido da força sobre o objeto? (b) Se o objeto for abandonado a partir do
repouso na origem, quais serão as suas coordenadas após 3, 00s ? [desprezar os efeitos
gravitacionais]
11. A Terra possui uma carga elétrica líquida que produz um campo elétrico orientado para o
centro da Terra com módulo de 150 N C em pontos nas vizinhanças de sua superfície. a)
Qual seria o módulo e o sinal da carga líquida que uma pessoa de 60,0kg deveria possuir para
que seu peso (dirigido para o centro da Terra com módulo igual a mg ) fosse igual e contrário
à força produzida pelo campo elétrico da Terra? b) Qual deveria ser a força de repulsão entre
duas pessoas que tivessem a carga calculada no item (a) quando a distância entre elas fosse
igual a 100m? c) O uso do campo elétrico da Terra poderia fornecer algum método factível
para voar? Por quê?
Considere g = 9,8 m s 2 .
12. Considere uma carga puntiforme q = +1, 0 µ C e dois pontos A e B que distam,
respectivamente, 2,0m e 1,0m da carga. (a) Tomando os pontos diametralmente opostos,
como mostra a figura (a), qual é a diferença de potencial VA − VB ? (b) Repita o item (a)
considerando os pontos A e B localizados como mostra a figura (b).
B
1,0
2,0
B
q
1,0m
A
2,0m
q
Fig.(10.b)
A
13. Uma carga elétrica puntiforme q = 1, 0 µ C é abandonada em repouso num ponto A de um
campo elétrico uniforme de intensidade E = 105 N / C e cujas linhas de força são horizontais,
conforme a figura. Suponha que a única força agente na partícula seja a elétrica.
A
B
r
E
a) Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em q .
b) Ao passar por um ponto B situado a 0,1m de A , a energia potencial elétrica de q vale
10 −3 J . Qual o potencial elétrico em B?
c) Qual a ddp VAB = VA − VB ?
d) Qual a energia potencial elétrica de q em A ?
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14. Quando um elétron se move de A até B ao longo da linha de campo elétrico mostrada na
figura abaixo, o campo realiza um trabalho de 3, 94 × 10−19 J sobre ele. Quais são as
diferenças de potencial elétrico (a) VB − VA , (b) VC − VA e (c) VC − VB ?
A
Linha de
campo elétrico
Equipotenciais
B
C
15. Usando a distribuição de cargas do exercício 7, qual o potencial elétrico no ponto P?
16. Duas cargas puntiformes, iguais, de 5, 0nC , estão sobre o eixo dos x. Uma na origem, a
outra em x = 8, 0cm . Calcular o potencial (a) no ponto P1 sobre o eixo dos x , em x = 4, 0cm
e (b) no ponto P2 sobre o eixo dos y , em y = 6, 0cm .
17. Em uma impressora que usa jato de tinta, as letras são produzidas injetando-se gotas de tinta
que saem de um pulverizador que se move rapidamente. A configuração sobre o papel é
controlada por uma válvula eletrostática que determina se a gota de tinta deve ser injetada ou
não. As gotas de tinta com raio igual a 15µ m , deixam o pulverizador e se dirigem para o
papel com velocidade igual a 20 m s . Quando a gota passa por uma unidade eletrostática,
ela deixa alguns elétrons e adquire uma carga q . A seguir, as gotas passam entre placas
defletoras com comprimento igual a 2, 0cm no interior das quais existe um campo elétrico
vertical uniforme com módulo igual a 8, 0 ×10 4 N C . Sabendo que a gota deve sofrer um
desvio de 0,30mm ao atingir o final da placa defletora, qual deve ser o módulo da carga?
(Suponha que a densidade da gota seja igual à da água, 1000 kg m3 .)
18. Um elétron, com energia cinética de 2 × 10−16 J , está se deslocando para a direita sobre o eixo
de um tubo de raios catódicos, como mostra o esquema abaixo. Na região entre as placas
r
defletoras há um campo elétrico E = (2 × 10 4 N C ) ˆj . No restante do tubo o campo elétrico é
nulo. (a) A que distância do eixo do tubo o elétron estará ao chegar ao final do campo entre
as placas? (b) Que ângulo o elétron, então, faz com o eixo do tubo? (c) A que distância do
eixo o elétron atinge a tela fluorescente?