Pensando em Classe
Questão 1
Duas cargas elétricas que estão no ar (k = 9x109), inicialmente distanciadas de di = 5 m, se
atraem com uma força elétrica Fi = 800 N. O garoto Raul irá aumentar a distância entre essas cargas desde di = 5m até dF = 20m, puxando a carga negativa com muito sacrifício, como mostra a
figura. A carga positiva está fixa à parede.
d
a) Este deslocamento será espontâneo ou forçado ?
b) A energia potencial elétrica do sistema deverá aumentar ou diminuir ?
c) O trabalho realizado pela força elétrica será positivo ou negativo ? e o trabalho realizado pelo garoto ?
d) Determine a intensidade da força elétrica entre as cargas, quando a distância entre elas for dF = 20 m.
e) Adotando o referencial no infinito, determine a energia potencial elétrica do sistema quando as distâncias que separam as cargas valerem, respectivamente, di = 5m e dF = 20m.
f) Qual o trabalho realizado pela força elétrica nesse episódio ?
g) Sabendo que a caixa está em repouso no início e no término desse deslocamento, qual o trabalho realizado pelo Raul ?
Questão 2
O sistema abaixo foi abandonado do repouso sobre um plano horizontal liso infinitamente grande. Se a massa de cada pequena esfera vale m e suas cargas elétricas valem +Q, o prof Renato Brito pede para você determinar a velocidade atingida por esses corpos, quando estiverem infinitamente distanciados.
Questão 3
(ITA) Uma partícula de massa m e outra de massa 2m têm cargas elétricas q de mesmo módulo, mas de sinais opostos. Estando inicialmente separadas de uma distância R, são soltas a partir do repouso. A constante eletrostática no meio vale K. Nestas condições, quando a distância entre as partículas for R/2, desprezando a ação gravitacional terrestre, pode-se afirmar que:
a) Ambas terão a mesma velocidade v = q(K / 3mR)1/2 .
b) Ambas terão a mesma velocidade v = q(K / mR)1/2.
c) Ambas terão a mesma velocidade v = 2q(K / 3mR)1/2.
d) Uma terá velocidade q(K / mR)1/2 e a outra terá velocidade de 2q(K / 3mR)1/2.
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Questão 13
A figura mostra um campo elétrico uniforme de intensidade E = 200 V/m. O prof Renato Brito pergunta:
E
1 cm 1 cm A C B Da) se adotarmos a referência de potencial nulo no ponto D (VD = 0V) , quais os potenciais elétricos
dos pontos C, B e A ?
b) Uma carga negativa q = –5PC foi colocada inicialmente no ponto C desse campo. Sua energia potencial elétrica, quando posicionada no ponto C, foi arbitrada como valendo EpotC = +50PJ. Qual energia potencial elétrica essa carga teria no ponto B ? E no ponto A ?
c) Se essa partícula, cuja massa vale m = 1,5 g, fosse abandonada em repouso no ponto B, com que velocidade ela atingiria o ponto A ?
d) Ela estaria se movendo com aceleração de módulo crescente ou decrescente ? Quanto valeria essa aceleração ?
Conclusão: A questão 13, elaborada pelo prof Renato Brito, mostra que no campo elétrico uniforme não existe um ponto privilegiado em relação ao qual todas as distâncias devem ser medidas.. A referência de potencial nulo pode ser escolhida em qualquer um desses pontos e, a partir daí, os potenciais dos demais pontos podem ser determinados. O importante é que as distâncias D sejam medidas “ao longo de uma linha de força do campo elétrico”.
Questão 14
A figura mostra um dipolo elétrico +q e –q nas extremidades de uma haste rígida de massa desprezível, localizado no interior de um campo elétrico uniforme de intensidade E.
E
D
+q
-q
L
O prof Renato Brito irá segurar essa haste e girá-la no sentido anti-horário. a) a rotação da haste será espontânea ou forçada ?
b) as forças elétricas realizarão trabalho positivo ou negativo ?
c) O trabalho realizado pelo prof RenatoBrito, será positivo ou negativo?
d) Para girar a haste desde D = 0q até D = 60q, qual o trabalho realizado pelo prof Renato Brito, em função de q, L e E ? Admita que a haste parte do repouso em D = 0q e atinge a posição D = 60q em repouso.
Questão 15
Entre duas placas eletrizadas dispostas horizontalmente existe um campo elétrico uniforme. Uma partícula com carga de –3PC e massa m é colocada entre as placas, permanecendo em repouso. Sabendo que o potencial da placa A é de 500 V, que a placa B está ligada a terra, que a aceleração a gravidade no local vale 10 m/s2 e que a
distância d entre as placas vale 2 cm, determine a massa m da partícula.
+ + + + + + + + + + + d A B - - - -
-
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Questão 25
Quatro esferas condutoras de raios 10 cm, 20 cm, 30 cm e 40 cm têm potenciais elétricos respectivamente +120 V, +60 V, + 40 V e –30 V. Interligando-se essas esferas entre si através de fios condutores, elétrons fluirão através dos condutores até que todas as esferas atinjam um mesmo potencial elétrico de equilíbrio VF. O prof Renato Brito pede para você determinar VF .
Questão 26
O prof Renato Brito conta que uma esfera estava inicialmente neutra e que sofreu indução devido a um bastão que foi aproximado de sua superfície. Admita que o bastão e a esfera encontram-se fixos em repouso. A respeito do potencial elétrico nos pontos a, b, c, d e e, pode-se afirmar que: a) Vd < Vb b) Vb < Vd c) Ve < Va d) Vb < Vc e) Vb < Ve
a
c
d
e
b
+
+
+
+
--
--
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Pergunta: se desejássemos ligar essa esfera à Terra, a fim de eletrizá-la, qual dos pontos a, b, c ou d seria mais indicado para fazer a conexão ? Justifique.
Questão 27
O prof Renato Brito conta que dois condutores metálicos A e B estão em equilíbrio eletrostático, próximos um do outro. A figura mostra uma linha de força do campo elétrico estabelecido entre eles:
A B
Pode-se afirmar que:
a) O corpo A tem, necessariamente, carga total positiva;
b) Podem existir linhas de força do campo elétrico que partem da esfera B e chegam à esfera A; c) Todas as linhas de campo que partem da esfera A chegam à esfera B;
d) Como os condutores estão em equilíbrio eletrostático, ambos têm o mesmo potencial elétrico. Além disso, o campo elétrico no interior dos condutores é nulo;
e) Se B tiver carga total nula, A e B se atraem, necessariamente.
Questão 28
Seja uma esfera condutora inicialmente neutra. Uma carga positiva +Q (indutora) será aproximada de sua superfície externa como mostra a figura. Ocorrerá o fenômeno da indução eletrostática. Sobre esse fenômeno, assinale V verdadeiro ou F falso:
+Q - - - - - - - - - - -q + ++ + + + + +q +
ilustração - Renato Brito
a.( ) Uma carga elétrica –q será induzida na superfície direita da esfera e uma carga igual, mas de sinal oposto +q será induzida na superfície esquerda do condutor.
b.( ) Como se trata de uma indução parcial, temos que |q| < |Q|.
c.( ) Segundo o prof Renato Brito, não haverá cargas elétricas na superfície interna da esfera. d.( ) A esfera condutora inicialmente neutra permanece neutra. Todos os pontos da esfera metálica
e do seu interior estão a um mesmo potencial elétrico V (equilíbrio eletrostático). Esse potencial V, que era inicialmente nulo, agora tornou-se positivo V = +K.Q /D , devido à presença da carga indutora +Q a uma distância D do centro da esfera metálica.
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