Aula no. 09 - Educacional

Aula n.o 09
01. Em um experimento realizado em sala de aula, um
professor de física mostrou duas pequenas esferas
metálicas idênticas, suspensas por fios isolantes,
em uma situação de atração.
Na tentativa de explicar esse fenômeno, cinco alunos fizeram os seguintes comentários:
Rosana – Uma das esferas pode estar eletrizada
positivamente e outra, negativamente
Leonardo – Uma esfera pode estar eletrizada positivamente e a outra, neutra
Henrique – Uma esfera pode estar eletrizada negativamente e a outra, neutra
Marisa – Essas esferas podem estar funcionando
como ímãs
Paulo – O que estamos observando é simplesmente
uma atração gravitacional entre as esferas
Fizeram comentários corretos os alunos:
a) Rosana, Leonardo e Henrique;
b) Rosana, Marisa e Paulo;
c) Leonardo, Henrique e Paulo;
d) Henrique, Marisa e Paulo;
e) Rosana, Henrique e Marisa.
02. A eletricidade estática, obtida principalmente por
atrito, pode manifestar-se em vários fenômenos do
nosso cotidiano, às vezes de forma inofensiva, mas
eventualmente de forma perigosa.
O atrito da superfície externa de um avião com o ar
produz a eletrização dessa superfície. Para o escoamento das cargas elétricas acumuladas durante o
voo existem nas asas pequenos fios metálicos.
Durante o abastecimento de aviões, eles são conectadas à Terra, evitando assim pequenas descargas
elétricas que poderiam explodir o combustível que
está sendo introduzido nos tanques. A finalidade
dessa conexão é:
a) fazer com que o avião sofra eletrização e adquira
cargas elétricas.
b) evitar que escape carga elétrica durante um
período de tempestade e trovoadas.
c) aumentar o atrito com o ar, fazendo barulho, de
modo a avisar o piloto em caso de vazamento.
d) evitar que um raio atinja o avião.
e) fazer com que escapem, para a terra, as cargas
elétricas acumuladas no avião devido ao atrito
com o ar.
03. A distância entre duas partículas carregadas é d e a
força de interação entre elas é F. Suponha que elas
sejam afastadas entre si a distâncias iguais a 2d, 3d
e 4d, sem que nada mais se altere além da distância.
A alternativa, com os respectivos valores assumidos
pela força de interação entre elas, é:
a) 2F; 3F e 4F
b) 4F; 9F e 16F
F F F
c) ; e
2 3 4
F F F
d) ; e
4 9 16
e) 4F; 6F e 8F
K.Q1Q 2
Dado: Lei de COULOMB → F =
d2
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04. A fumaça liberada no fogão durante a preparação de alimentos apresenta gotículas de óleo com diâmetros entre
0,05 um e 1 um. Uma das técnicas possíveis para reter essas gotículas de óleo é utilizar uma coifa eletrostática,
cujo funcionamento é apresentado abaixo:
A fumaça é aspirada por uma ventoinha, forçando sua passagem através de um estágio de ionização, onde as
gotículas de óleo adquirem carga elétrica. Essas gotículas carregadas são conduzidas para um conjunto de coletores formados por placas paralelas, com um campo elétrico entre elas, e precipitam-se nos coletores. Uma das
gotículas tem uma carga de 8 x 10–19C. A diferença de potencial entre as placas é de 50 V, e a distância entre as
placas do coletor é de 1 cm. Determine a força elétrica que atua sobre a gotícula, desprezando os efeitos de atrito
e da gravidade.
a) 4 . 10–15N
b) 2 . 10–15N
c) 3 . 10–15N
d) 8 . 10–10N
e) 4 . 10–10N
Dados: no campo elétrico uniforme:
E=
U
e F = Eq
d
05. Aviões com revestimento metálico, voando em atmosfera seca, podem atingir elevado grau de eletrização, muitas
vezes evidenciado por um centelhamento para a atmosfera, conhecido como “fogo de santelmo”. Nessas circunstâncias, assinale a alternativa errada.
a) O campo elétrico no interior do avião, causado pela eletrização do revestimento, é nulo.
b) A eletrização do revestimento dá-se por atrito.
c) O centelhamento ocorre preferencialmente nas partes pontiagudas do avião.
d) Dois pontos quaisquer no interior do avião estarão a um mesmo potencial, desde que não haja outras frentes
de campo elétrico.
e) O revestimento metálico não é uma superfície equipotencial pois, se o fosse, não haveria centelhamento.
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06. A tabela mostra as energias cinéticas final e inicial,
respectivamente, nos pontos A e B de um campo
elétrico, para três cargas q1, q2 e q3.
Energia cinética inicial (J)
Energia cinética final (J)
Carga ( C)
0,40
0,95
q1
0,15
0,70
q2
0,35
0,75
q3
07. A durabilidade dos alimentos é aumentada por meio
de tratamentos térmicos, como no caso do leite
longa vida. Esses processos térmicos matam os
micro-organismos, mas provocam efeitos colaterais
indesejáveis. Um dos métodos alternativos é o que
utiliza campos elétricos pulsados, provocando a
variação de potencial através da célula, como ilustrado na figura abaixo. A membrana da célula de um
micro-organismo é destruída se uma diferença de
potencial de ∆Vm = 1 V é estabelecida no interior da
membrana, conforme a figura abaixo.
Sabendo-se que a ddp nos três casos é a mesma, a
relação entre as três cargas é:
a) q1 < q2 < q3
b) q1 = q2 = q3
c) q1 > q2 > q3
d) q1 = q2 > q3
e) q1 > q2 = q3
Dado: O trabalho realizado pela força elétrica é igual
a variação da energia cinética.
FEL = E CFINAL – E CINICIAL
onde
FEL =
q(VA – VB )
14243
ddp
Sabendo-se que o diâmetro de uma célula é 1 um
(1 x 10–6m), a intensidade do campo elétrico que
precisa ser aplicado para destruir a membrana é de:
a) 2 . 106 V/m
b) 4 . 106 V/m
c) 6 . 106 V/m
d) 8 . 106 V/m
e) 9 . 106 V/m
Dados: No campo elétrico uniforme temos a relação
d.E = U, onde U é a d.d.p entre as placas
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08. Pelo princípio de conservação de cargas em eletricidade, sabemos que a soma das cargas antes do equilíbrio de
dois condutores esféricos é igual a soma das cargas após o equilíbrio. Também podemos afirmar que no equilíbrio a carga do condutor esférico é diretamente proporcional ao seu raio. Considere então duas esferas de cobre,
de diâmetros d1 = 10 . 10–2m e d2 = 4 . 10–2m, inicialmente isoladas, muito afastadas e carregadas com carga
negativa Q1 = –21 . 10–6C e com carga positiva Q2 = 35 . 10–6C respectivamente. Ligando-se as esferas por meio
de um fio de cobre muito fino, após se estabelecer o equilíbrio eletrostático, as cargas nas esferas serão, respectivamente:
a) 16 . 10–6C e 40 . 10–6C
b) 4 . 10–6C e 10 . 10–6C
c) 40 . 10–6C e 16 . 10–6C
d) 10 . 10–6C e 4 . 10–6C
e) 3 . 10–6C e 5 . 10–6C
09. Há duas maneiras possíveis de se ligarem dois capacitores iguais:
Há quatro maneiras possíveis de se ligarem três capacitores iguais. Qual dos itens a seguir apresenta todos os
valores corretos?
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Figura I
Figura II
Figura III
Figura IV
a)
3C
3C
3C
3C
b)
C
3
3C
3C
2
2C
3
c)
3C
C
3
C
2
2C
d)
3C
C
3
2C
3
3C
2
e)
C
C
C
C
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10. Uma partícula P1 eletrizada com carga positiva Q está fixa em um ponto C. Outra partícula P2 de massa m e eletrizada com carga negativa q parte do repouso de um ponto A, a uma altura H acima do solo, e desliza em um plano
inclinado de 45o, em relação à horizontal, fixo no solo.
A aceleração da gravidade local é constante e tem módulo igual a g. Despreze as forças de atrito e a resistência
do ar.
A partícula P2 atinge o solo, no ponto B, com uma energia cinética:
a) que depende dos valores de Q e q.
b) igual a m g H.
c) que não depende do valor de m.
Qq
d) igual a m g H + K
, em que K é a constante eletrostática do ar.
H
Qq
e) igual a m g H – K
, em que K é a constante eletrostática do ar.
H
Dados:
→ Energia cinética ⇒ EC =
mV 2
2
→ Energia potencial gravitacional ⇒ Ep = m g H
K.Q.q
→ Energia potencial elétrica ⇒ EPEL =
d
Gabarito
01. *
05. e
09. d
02. e
06. d
10. b
03. d
07. a
04. a
08. d
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