T04 - UFBa

INSTITUTO DE FÍSICA DA UFBA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO
DISCIPLINA: FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL III (FIS 123)
SEMESTRE: 1o /02
07/08/2
TURMA: T04
Nome: ______________________________________________________________________
1a Prova de Teoria
1. Duas esferas iguais de massa m e cargas +q e –q respectivamente estão
θ
suspensas em equilíbrio por fios isolante de comprimento desconhecido.
θ
Supondo que o ângulo θ seja muito pequeno, determine o comprimento dos
+q
fios. Encontre também o valor do período de oscilação dos pêndulos, quando
a distância entre eles é muito grande. Utilize a aproximação tan θ ≈ sen θ ≈ θ .
Resp: a) l =
4πε o xo d 2 m g
q2
b) T =
-q
x0
x0
4π d
πε o xo m
q
2. Dois fios finos, encurvados em forma de semicircunferência de raio R e carregados com carga + q e
+ 3 q , são colocados respectivamente em planos perpendiculares entre si, de modo que suas
extremidades se tocam. Uma partícula puntiforme de carga + Q e massa m é colocada no centro de
curvatura comum aos fios e se mantém em equilíbrio sob a ação da gravidade e dos campos gerados
pelos fios. Como devem estar dispostos tais planos (em relação à vertical) para que essa situação seja
possível? Faça um esboço desta situação, explicitando o valor do ângulo entre o vetor aceleração da
gravidade e um destes planos. Determine a massa m da partícula.
Resp:
m=
Qq
π ε o gR 2
2
E
E2
Q1
plano 1
E2
R
Q2
Q2 =q
plano2
Q1 = 3 q
plano 1
60o
plano 2
3. Considere duas extensas placas paralelas de área A, separadas por uma distância d e carregadas
uniformemente com cargas + Q e - Q respectivamente. Uma partícula de carga q = + Q/10 e massa m é
abandonada em repouso, no instante t = 0, no ponto P0 (veja figura). Considere uma superfície fechada
hipotética S que contém a placa + Q e que tangencia o ponto P.
a. Deduza a expressão do campo elétrico entre as placas.
+Q
b. Supondo que a única força presente é a força elétrica, calcule o
d/2
tempo necessário para a partícula atingir P.
d/4
P0
S
P
c. Construa o gráfico do fluxo ΦE do campo elétrico através da
-Q
superfície S em função do tempo.
Resp: a) E =
Q
εoA
b) t o =
5dε o A m
Q
c)
ΦΕ
11 Q
10 εο
Q
εο
to
t
4. Calcule a diferença de potencial entre duas cascas esféricas concêntricas de raios R1 e R2 e cargas +q e
–q respectivamente. Faria alguma diferença no resultado encontrado se a casca externa (de raio R 2)
tivesse carga nula e a interna mantivesse a mesma carga? E se a situação invertesse? Justifique
Resp: a) V ( R2 ) − V ( R1 ) =
q
4πε o
 1
1
− 

 R2 R1 
b) se a casca externa tivesse carga nula a ddp seria a mesma
c) se a casca interna tivesse carga nula a ddp seria nula