Lista de Exercícios 5 – Física Geral – 2014/2

Lista de Exercícios 5 – Física Geral – 2014/2
1. Duas esferas metálicas estão suspensas com fios de nylon. Quando as
esferas se aproximam de forma que a distância seja pequena, elas tendem a
se atrair. Com base somente nessa informação, discuta todas as
possibilidades de existência de cargas na superfície das esferas. Caso fosse
possível o toque entre as esferas, elas permaneceriam unidas? Explique.
2. Uma esfera metálica, descarregada está suspensa com um fio de nylon.
Quando um bastão de vidro carregado positivamente é colocado próximo
da esfera, ela é atraída e se move em direção ao bastão. Porém, se a esfera
toca o bastão, ela repentinamente se afasta dele. Explique por que ela é
inicialmente atraída e a seguir repelida.
3. Os elétrons livres de um metal são atraídos pela força da gravidade da
Terra. Então, porque eles não se acumulam na base de um condutor, tal
como a sedimentação de partículas no fundo de um rio?
4. Um campo elétrico suficientemente forte pode fazer um átomo tornar-se
um íon positive, isto é, fazer com que ele perca um ou mais elétrons.
Explique como isso pode ocorrer. O que determina a intensidade mínima
capaz de produzir esse efeito.
5. Duas cargas puntiformes estão localizadas sobre o eixo 0y do seguinte
modo: a carga 𝑞1 = −1,50 nC , no ponto 𝑦 = −0,600 m e a carga
𝑞2 = +3,20 nC na origem (𝑦 = 0). Qual é a força resultante (modulo, força e
sentido) que essas duas cargas exercem sobre uma terceira carga
puntiforme 𝑞3 = +5,00 nC localizada no ponto 𝑦 = 0,400 m?
6. Qual deve ser a carga (sinal e módulo) de uma particular com 1,45 g para
que ela permaneça em repouso quando colocada em um campo elétrico
orientado de cima para baixo cujo módulo é igual a 650 N/C.
7. Duas partículas cujas cargas são 𝑞1 = 0,500 nC e 𝑞2 = 8,00 nC estão
separadas por uma distância de 1,2 m. Em que ponto entre as cargas o
campo resultante das duas cargas é nula?
8. Duas esferas idênticas de massa m estão suspensas em fios de seda de
comprimento L. Cada esfera possui a mesma carga q. O raio de cada esfera é
muito pequeno comparado com a distância entre as cargas, de modo que
elas podem ser consideradas puntiformes. Mostre que se o ângulo 𝜃 for
pequeno, a distância d no equilíbrio será dada por 𝑑 = (𝑞 2 𝐿/2𝜋𝜖0 𝑚𝑔)1/3.
(Dica: tan 𝜃 ≅ sen 𝜃 quando 𝜃 é pequeno e 𝐾 = 1/4𝜋𝜖0 ).
9. Duas cargas puntiformes localizadas sobre o eixo 0x, 𝑞1 = −𝑒 no ponto
𝑥 = 0 e 𝑞2 = +𝑒 no ponto 𝑥 = 𝑎. a) Calcule o trabalho realizado por uma
força externa para trazer uma Terceira carga puntiforme 𝑞3 = +𝑒 do
infinito até o ponto 𝑥 = 2𝑎. b) Calcule a energia potencial total do sistema
constituído pelas três cargas.
10. Considere duas placas metálicas separadas por uma distância d. Uma é
carregada uma com cargas positivas e outra com cargas negativas,
formando um campo elétrico uniforme E entre elas. Qual seria o trabalho
executado para deslocar, lentamente, um elétron do ponto médio entre as
duas placas: a) até a placa positiva; b) até a placa negativa; c) se o elétron
for abandonado do ponto médio, qual seria a velocidade do elétron ao
chegar à placa positiva.
11. Um fio de prata com diâmetro igual a 2,6 mm transfere uma carga de 420 C
em 80 minutos. A prata contém 5,8 × 1028 elétrons livres por centímetro
cúbico. Qual é a corrente elétrica no fio?
12. Um circuito completo é composto por uma bateria de de 24 V, um resistor
de 5,60Ω e uma chave. A chave está aberta. Determine o valor de leitura de
um voltímetro ideal quando ele é conectado a) nas extremidades da bateria;
b) nas extremidades do resistor; c) nas extremidades da chave. d) Repita os
cálculos dos itens anteriores supondo agora que a chave esteja fechada.
13. Um resistor submetido a uma diferença de potencial de 15,0 V pode
desenvolver uma energia térmica com uma taxa igual 327 W. a) Qual é a sua
resistência? b) Qual é a corrente que passa no resistor?