Exercicio Eletrização e Força Elétrica

Eletrização e Força Elétrica
Parte I
Fe = k
q2
2
9
2
2
, sendo k = 9 × 10 N m /C . Para a situação
d
ilustrada na figura abaixo, qual é a carga q, se m = 0,004
g?
1. (Unicamp 2014) A atração e a repulsão entre partículas
carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a
pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo
conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um
quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas
sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação
apresentada, o vetor que melhor representa a força
resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura
a)
b)
c)
d)
2. (Unicamp 2013) 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 a
11
distância do Sol à Terra é igual a 1,5 × 10 m , e
8
considerando a velocidade dos neutrinos igual a 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
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3. (Unesp 2010) Um dispositivo simples capaz de detectar
se um corpo está ou não eletrizado, é o pêndulo
eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera
condutora suspensa por um fio fino e isolante.
Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo,
observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a
esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e,
então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a
mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído
(etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer
repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere
as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente
na esfera do pêndulo:
Possibilidade
Etapa I
Etapa II
Etapa III
1
Neutra
Negativa
Neutra
2
Positiva
Neutra
Positiva
3
Negativa
Positiva
Negativa
4
Positiva
Negativa
Negativa
5
Negativa
Neutra
Negativa
Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas
possibilidades
a) 1 e 3.
b) 1 e 2.
c) 2 e 4.
d) 4 e 5.
e) 2 e 5.
4. (G1 - cps 2010) Um condutor eletrizado positivamente
está isolado. Ao ser ligado à Terra, por meio de um fio
condutor, ele se descarrega em virtude da subida da
seguinte partícula proveniente dessa ligação.
Página 1
sequência indicada:
a) prótons.
b) nêutrons.
c) quarks.
d) neutrinos.
e) elétrons.
5. (Ita 2010) Considere uma balança de braços desiguais,
de comprimentos ℓ1 e ℓ2, conforme mostra a figura. No
lado esquerdo encontra-se pendurada uma carga de
magnitude Q e massa desprezível, situada a uma certa
distância de outra carga, q. No lado direito encontra-se
uma massa m sobre um prato de massa desprezível.
Considerando as cargas como puntuais e desprezível a
massa do prato da direita, o valor de q para equilibrar a
massa m é dado por
I. A esfera M1 é aproximada de M2 até que ambas fiquem
em contato elétrico. A seguir, M1 é afastada até retornar à
sua posição inicial.
II. A esfera M3 é aproximada de M2 até que ambas fiquem
em contato elétrico. A seguir, M3 é afastada até retornar à
sua posição inicial.
Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão
cerca de
a) M1 = Q/2; M2 = Q/4; M3 = Q/4
b) M1 = Q/2; M2 = 3Q/4; M3 = 3Q/4
c) M1 = 2Q/3; M2 = 2Q/3; M3 = 2Q/3
d) M1 = 3Q/4; M2 = Q/2; M3 = 3Q/4
e) M1 = Q; M2 = zero; M3 = Q
7. (Fuvest 2007) Duas barras isolantes, A e B, iguais,
colocadas sobre uma mesa, têm em suas extremidades,
esferas com cargas elétricas de módulos iguais e sinais
opostos. A barra A é fixa, mas a barra B pode girar
livremente em torno de seu centro O, que permanece fixo.
Nas situações I e II, a barra B foi colocada em equilíbrio, em
posições opostas. Para cada uma dessas duas situações, o
equilíbrio da barra B pode ser considerado como sendo,
respectivamente,
a)
−mg2 d2
(k 0 Qℓ1 )
b)
−8mgℓ 2 d2
(k 0Qℓ1 )
c)
−4mgℓ 2 d2
(3k 0 Qℓ1)
d)
e)
−2mgℓ 2 d2
3 k 0Qℓ1
−8mgℓ 2 d2
(3 3 k 0 Qℓ 1
6. (Fuvest 2008) Três esferas metálicas, M1, M2 e M3, de
mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão
bem afastadas entre si e longe de outros objetos.
Inicialmente M1 e M3 têm cargas iguais, com valor Q, e M2
está descarregada. São realizadas duas operações, na
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(SITUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - após o sistema ser levemente
deslocado de sua posição inicial
Estável = tende a retornar ao equilíbrio inicial
Instável = tende a afastar-se do equilíbrio inicial
Indiferente = permanece em equilíbrio na nova posição)
a) indiferente e instável.
Página 2
b) instável e instável.
c) estável e indiferente.
d) estável e estável.
e) estável e instável.
Preparando-se
se para uma prova de física, um estudante
anota em seu resumo os passos a serem seguidos para
eletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a
respeito da carga adquirida por ele.
8. (Unifesp 2006) Duas partículas de cargas elétricas
-16
-16
q1 = 4,0 × 10 C e q2 = 6,0 × 10 C
-9
estão
stão separadas no vácuo por uma distância de 3,0 × 10 m.
9
2 2
Sendo k = 9,0 × 10 N.m /C , a intensidade da força de
interação entre elas, em newtons, é de
-5
a) 1,2 × 10 .
-4
b) 1,8 × 10 .
-4
c) 2,0 × 10 .
-4
d) 2,4 × 10 .
-3
e) 3,0 × 10 .
Passos a serem seguidos:
I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo.
tocá
II. Conectar o induzido à Terra.
III. Afastar o indutor.
IV. Desconectar o induzido da Terra.
Parte II
1. (Uftm 2012) O gráfico mostra como varia a força de
repulsão entre duas cargas elétricas, idênticas e
puntiformes, em função da distância entre elas.
Conclusão:
No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de
sinais iguais às do indutor.
Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que,
para ficar correto, ele deverá
a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está
correta.
b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está
errada.
c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada.
d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está
correta.
e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está
errada.
4. (G1 - cftmg 2011) O eletroscópio da figura,
fi
eletrizado
com carga desconhecida, consiste de uma esfera metálica
ligada, através de uma haste condutora, a duas folhas
metálicas e delgadas. Esse conjunto encontra-se
encontra isolado por
uma rolha de cortiça presa ao gargalo de uma garrafa de
vidro transparente,
rente, como mostra a figura.
Considerando a constante eletrostática do meio como
k = 9 × 109 N ⋅ m2 C2 , determine:
a) o valor da força F.
b) a intensidade das cargas elétricas.
2. (Uftm 2012) Considere uma esfera oca metálica
eletrizada. Na condição de equilíbrio eletrostático,
a) o vetor campo elétrico no interior da esfera não é nulo.
b) o potencial elétrico em um ponto
to interior da esfera
depende da distância desse ponto à superfície.
c) o vetor campo elétrico na superfície externa da esfera é
perpendicular à superfície.
d) a distribuição de cargas elétricas na superfície externa da
esfera depende do sinal da carga
ga com que ela está
eletrizada.
e) o módulo do vetor campo elétrico em um ponto da
região externa da esfera não depende da distância desse
ponto à superfície.
3. (Uftm 2011) A indução eletrostática consiste no
fenômeno da separação de cargas em um
m corpo condutor
(induzido), devido à proximidade de outro corpo eletrizado
(indutor).
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Sobre esse dispositivo, afirma-se:
afirma
I. As folhas movem-se
se quando um corpo neutro é
aproximado da esfera sem tocá-la.
tocá
II. O vidro que envolve as folhas delgadas funciona como
uma blindagem eletrostática.
III. A esfera e as lâminas
minas estão eletrizadas com carga de
mesmo sinal e a haste está neutra.
IV. As folhas abrem-se
se ainda mais quando um objeto, de
mesma carga do eletroscópio, aproxima-se
aproxima da esfera
sem tocá-la.
Página 3
Estão corretas apenas as afirmativas
a) I e II.
b) I e IV.
c) II e III.
d) III e IV.
6. (Ufla 2010) Duas esferas condutoras descarregadas e
iguais 1 e 2 estão em contato entre si e apoiadas numa
superfície isolante. Aproxima‐se de uma delas um bastão
eletrizado positivamente, sem tocá‐la, conforme figura a
seguir.
5. (G1 - cftmg 2010) Três esferas idênticas, A, B e C,
encontram-se separadas e suspensas por fios isolantes
conforme ilustração.
Em seguida as esferas são afastadas e o bastão eletrizado é
removido.
As seguintes ações e observações são, então, realizadas:
Ações
Observações
Aproxima-se A de
B
É correto afirmar que
a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há
transferência de cargas entre bastão e esferas.
b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada
positivamente e a esfera 2 carregada negativamente.
c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais
opostos.
d) as esferas ficam carregadas com cargas de sinais iguais e
ambas de sinal negativo, pois o bastão atrai cargas
opostas.
7. (Ufmg 2008) Durante uma aula de Fisica, o Professor
Carlos Heitor faz a demonstração de eletrostática que se
descreve a seguir. Inicialmente, ele aproxima duas esferas
metálicas - R e S -, eletricamente neutras, de uma outra
esfera isolante, eletricamente carregada com carga
negativa, como representado na Figura I. Cada uma dessas
esferas esta apoiada em um suporte isolante. Em seguida, o
professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como
representado na Figura II. Isso feito, ele afasta a esfera
isolante das outras duas esferas, como representado na
Figura III.
Aproxima-se B de
C
Das possibilidades apresentadas na tabela seguinte,
Cargas Das Esferas
Possibilidades
A
B
C
1ª
+
+
0
2ª
0
0
+
3ª
-
-
0
4ª
-
+
-
aquelas que estão em conformidade com as observações
são
a) 1ª e 2ª.
b) 1ª e 3ª.
c) 2ª e 4ª.
d) 3ª e 4ª.
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Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar
que, na situação representada na Figura III,
a) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece
neutra.
b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece
neutra.
c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga
negativa.
Página 4
d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga
positiva.
8. (Pucmg 2006) Duas cargas elétricas puntiformes são
separadas por uma distância de 4,0 cm e se repelem
-5
mutuamente com uma força de 3,6 × 10 N. Se a distância
entre as cargas for aumentada para 12,0 cm, a força entre
as cargas passará a ser de:
-6
a) 1,5 × 10 N
-6
b) 4,0 × 10 N
-6
c) 1,8 × 10 N
-6
d) 7,2 × 10 N
d) Se o fio for de material condutor, haverá campo elétrico
nas regiões interna e externa da casca esférica, devido às
trocas de cargas entre a bolinha e a casca esférica.
10. (Ufu 2004) Duas cargas positivas iguais, de módulo q,
são colocadas nos vértices de um quadrado de lado L, como
mostra figura a seguir.
9. (Ufu 2005) Uma pequena bolinha de metal, carregada
com uma carga elétrica -Q, encontra-se presa por um fio no
interior de uma fina casca esférica condutora neutra,
conforme figura a seguir.
Uma outra carga, de módulo e sinal desconhecidos, é
colocada no ponto Q (veja figura acima). Deseja-se que
qualquer outra carga a ser colocada no ponto P permaneça
sempre em repouso.
Com base nessas informações, assinale a alternativa que
corresponde ao sinal e módulo da carga que deve ser
colocada no ponto Q.
a) Negativa, de módulo 2q 2
A bolinha encontra-se em uma posição não concêntrica
com a casca esférica.
Com base nessas informações, assinale a alternativa que
corresponde a uma situação física verdadeira.
a) Se o fio for de material isolante, a bolinha não trocará
cargas elétricas com a casca esférica condutora, porém
induzirá uma carga total +Q na casca, a qual ficará
distribuída sobre a parte externa da casca, assumindo
uma configuração conforme representação na figura 1.
b) Se o fio for de material condutor, a bolinha trocará
cargas elétricas com a casca esférica, tornando-se neutra
e produzindo uma carga total -Q na casca esférica, a qual
ficará distribuída uniformemente sobre a parte externa
da casca, conforme representação na figura 2.
c) Se o fio for de material isolante, haverá campo elétrico
na região interna da casca esférica devido à carga -Q da
bolinha, porém não haverá campo elétrico na região
externa à casca esférica neutra.
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b) Positiva, de módulo 2q
c) Negativa, de módulo 2q
d) Positiva, de módulo 2q
2
11. (Ufv 2000) Deseja-se, disposto do material ilustrado a
seguir, carregar as esferas metálicas com cargas de mesmo
módulo e sinais opostos, sem encostar o bastão nas
esferas.
Descreva, em etapas, e apresentando as respectivas
ilustrações, o procedimento necessário para se atingir este
objetivo.
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