Física Geral II – Geologia Exame de Recurso – 14/07/2009

Física Geral II – Geologia
Exame de Recurso – 14/07/2009
1- Uma carga pontual -Q = -5 nC encontra-se no centro de uma camada esférica condutora
de raios R1 = 1 cm e R2 = 2 cm, como mostra a figura.
a) Dizer, justificando, qual a distribuição de cargas na camada esférica
condutora.
b) Usando a lei de Gauss, calcular o campo eléctrico para r < R1, R1 < r < R2
e r > R2, onde r é a distância ao centro da distribuição esférica de cargas.
c) Qual o trabalho realizado pela força eléctrica sobre uma carga de prova
de +1 C, quando esta se desloca com velocidade constante desde um
ponto à distância de 3 cm do centro para outro à distância de 4 cm?
2- No circuito da figura o condensador está inicialmente descarregado. Estabelece-se primeiro
a ligação 0-1 até se atingir o equilíbrio. Em seguida comuta-se para 0-2.
a) calcular a intensidade de corrente através da resistência R1 no instante em que se
estabelece a ligação 0-1.
b) calcular a carga no condensador e a diferença de potencial entra as placas no instante em
que se estabelece a ligação 0-2.
c) qual o valor total da energia dissipada nas resistências R1 e R2 , uma vez estabelecida a
ligação 0-2? De onde veio essa energia?
3- Três fios muito longos e paralelos encontram-se dispostos nos vértices de um
quadrado de lado L = 10 cm, como mostra a figura. Todos os fios são percorridos
por uma corrente de intensidade I = 2,5 A, de sentido para fora da página.
a) Calcular o campo magnético no centro do quadrado.
b) Calcular a intensidade, direcção e sentido da força a que fica sujeita uma carga
de – 2 C, no centro do quadrado, quando aí passa com velocidade 2 × 105 m/s,
perpendicularmente ao plano do quadrado e entrando na página.
c) O que aconteceria aos 3 fios paralelos de corrente se não estivessem fixos por
forças exteriores nas posições representadas na figura? Justificar.
4- Um protão entra numa região de campo magnético uniforme, com uma velocidade de
5,0×107 m/s, como mostra a figura. O campo magnético é perpendicular ao plano da página e
aponta para fora. Nessa região, a trajectória do protão é circular com raio de curvatura 0,5 m.
a) Determinar a intensidade do campo magnético.
b) Qual a trajectória do protão, se para além da componente representada tiver uma
componente de 2,0×107 m/s perpendicular ao plano da página, para dentro?
c) Que trajectória descreve um electrão que entra nessa região com a mesma velocidade do
protão em a)? Faça um esquema comparando as trajectórias do protão e do electrão.
B
v
5. Considerar a figura. Um feixe de raios paralelos proveniente de um objecto distante é
reflectido no espelho maior, concavo e de raio de cuvatura r = 6 cm. Esse feixe sofre uma
segunda reflexão no espelho mais pequeno, que tem uma certa curvatura (não é plano, como
parece pela representação) e está colocado a 2cm do primeiro. A luz é focada no vértice do
espelho maior.
a) Dizer justificando se as imagens dadas por um espelho e outro são reais ou virtuais. E os
objectos para cada um dos espelhos?
b) Qual o raio de curvatura do espelho mais pequeno? É concavo ou convexo?
c) Sugerir uma aplicação para este sistema óptico.
Formulário:
=
µ
π
(
θ +
θ
π
=
+
)
=ε
=
=
−
×
=
=−
=
=−
(
+
=
×
)
⋅
θ =
=
+
g = 9,8 m/s2
1 eV = 1,602 × 10-19 J
c = 3,0 × 108 m/s
mp = 1,67 × 10-27 kg
me = 9,11 × 10-31 kg
qp = 1,60 × 10-19 C
NA = 6,022 × 1023 mol-1
k = 9 × 109 N m2 /C2
0
= 4 × 10-7 T m /A
−
=
Φ =
⋅# $=
%
Constantes e factores de conversão:
=
n1 n1
1 1
+ = (n2 − n1 ) −
s
s'
r1 r2
=
! =
θ
ε
"