Extensivo Física C V. 1

Transcrição

1 Extensivo Física V. Exercícios 0) Veraeira. Veraeira. Veraeira. N o e próton N o e elétrons Veraeira. Falsa. Fornecer elétrons Veraeira. Falsa. Possui, porém, a mesma quantiae e cargas positivas e negativas. Falsa. Mesmo sinal: repulsão Sinais iferentes: atração Falsa. A carga resultante é nula. Falsa. Por possuirem elétrons livres são bons conutores. Falsa. A transferência é e elétrons. 0) I. Repele. II. Veraeiro. III. Atrai. IV. Veraeiro. V. Nêutron não possui proprieaes elétricas. VI. Nêutron não possui proprieaes elétricas. 03) E Quano um isolante é eletrizao, a concentração e cargas ocorre somente no local one se eu a eletrização (atrito). 04) Veraeira. Falsa. Os sinais são iferentes. Veraeira. Veraeira. 05) 0. Falsa. Repelem. 0. Veraeira. 04. Veraeira. 08. Veraeira. 6. Veraeira 06) D O processo só ocorre com ganho ou pera e elétrons. 07) Q n. e e,6. 9 c 08) Q n. e n.,6. 9 n n 6,5. 8 elétrons ) omo a partícula está eletrizaa positivamente, significa que pereu elétrons. Q n. e 4. 5 n.,6. 9 n,5. 4 elétrons ) A omo a esfera está eletrizaa negativamente, significa que ela ganhou elétrons. Q n. e 3, µ n.,6. 9 3,. 6 n.,6. 9 n. 3 elétrons ) D mol e átomos 6. 3 átomos 6. 3 elétrons perios Q n. e Q 6. 3.,6 9 Q 9,6. 4 c ) Prótons 3 quarks +e (carga positiva) Nêutrons 3 quarks 0 (carga nula) Quark up u+ e 3 Quark own e 3 Precisamos e uma combinação para os prótons em que a quantiae e Quarks ê um resultao +e. Por exemplo: a alternativa. + u + u e e e + + +e Os prótons então são formaos por own e up. Já os nêutrons precisam e uma combinação que ê uma carga resultante nula. Por exemplo: alternativa. u e e e Logo, os nêutrons são formaos por up e own. Física

2 3) E ) D 4) Iem exercício Próton (+ e) µ e Nêutron (0) µ e 5) Q n. e 0,8. 6 n.,6. 9 n 5. elétrons Esse resultao inica que o bastão pereu 5. elétrons e a flanela por consequência ganhou 5. elétrons. 6) Veraeira. Falsa. As cargas só serão e mesmo móulo se os corpos forem iênticos. Veraeira. Eletrização por atrito. Veraeira. Veraeira. Falsa. Um corpo neutro será sempre atraío por um carregao. ) A Mesmo raio mesmas imensões (mesma capacitância). 3) 6q+ 4q+ q 4q 3 a) De para A b) A esfera A se apresentará negativa e a positiva. 7) Um corpo neutro possui o mesmo número e cargas positivas e negativas, pois sua carga resultante é nula (Q 0). 4) A µ,8µ 8) E a) Q Q A + +, 8,4 µ 9) As cargas num conutor sempre se istribuem pela superfície. 0) E b) Houve uma transferência e 0,4 µ Q n. e 0,4. 6 n n,5. c) O corpo A, por ser menos positivo que o, possui mais elétrons, logo o corpo A transfere elétrons para até que ambos possuam carga e,4 µ. 5) Situação inicial: A a) Falsa. orpos negativamente carregaos também atraem corpos neutros. b) Falsa. orpos positivamente carregaos também atraem corpos neutros. c) Falsa. orpos neutros não poem ser repelios. ) Falsa. O corpo poe estar neutro. e) Veraeira. 6µ o toque A 6µ 0 4µ Q A 0 Q µ Física

3 o toque 4µ 8µ Q Q µ 6) A esfera oscilará entre A e até que encontremos uma situação na qual é possível o equilíbrio. b) Em termos e manifestações elétricas, a terra é consieraa como um enorme elemento neutro. Dessa forma, quano um conutor eletrizao é colocao em contato com ela, há uma reistribuição e cargas elétricas proporcionalmente às imensões o corpo eletrizao e a terra, ficano, na realiae, ambos eletrizaos. Porém, como as imensões o corpo são esprezíveis, quano comparaas com as a terra, a carga elétrica que nele permanece, após o contato, é tão pequena que poe ser consieraa nula, pois não consegue manifestar proprieaes elétricas. Assim, ao ligarmos um conutor à terra, izemos que ele se escarrega, isto é, fica neutro. Na prática, poe-se consierar a terra como um enorme reservatório conutor e elétrons. Então, ao ligarmos um outro conutor eletrizao à terra, ele se escarrega e uma as seguintes formas. 7) a) A função e um pênulo elétrico (ou eletrostático) é verificar se um corpo está ou não eletrizao. Para explicar seu funcionamento, suponhamos que se eseja saber se um eterminao corpo A está eletrizao. Elétrons a terra são atraíos para o conutor. o ) Se a esfera o pênulo permanecer em repouso, significa que o corpo A está neutro. Elétrons em excesso o conutor escoam para a terra evio à repulsão entre eles. 8) A o ) Se o corpo A estiver eletrizao, ocorrerá o fenômeno a inução eletrostática na esfera, ela será atraía para o corpo em teste. 9) a) Falsa. Se as cargas estivessem se moveno por too o corpo elas estariam istribuías por ele. b) Falsa. As cargas não estão istribuías por too o corpo, então ele não é um conutor. c) Falsa. O corpo é conutor, porque as cargas estão istribuías por ele too. ) Veraeira. Ao fechar a chave H, os elétrons vão fluir para a Terra. e) Falsa. Não haverá fluxo para a Terra quano a chave H for fechaa, porque o corpo é um ielétrico. Física 3

4 30) + 5 µ c 36) 3) A barra metálica é um bom conutor assim como o corpo humano, que em contato com a terra funciona como neutralizante. Logo, não será possível carregar a barra metálica segurano-a com a mão. 3) I. Falsa. Poe estar carregaa negativamente também. II. Veraeira. Too corpo carregao atrai um corpo neutro. III. Falsa. A esfera poe estar carregaa ou neutra. 37) 3 33) E A esfera Z e carga "q" ao tocar em X, iviirá sua carga, ficano X e Z com carga q/. Porém, ao tocar em Y, Z será escarregaa evio ao aterramento em Y. 34) A 35) D A pessoa, nesse caso, funciona com o fio terra, neutralizano o eletroscópio. Portanto, os elétrons passam o eletroscópio para a pessoa. 38) A situação II é possível com os ois corpos com cargas e sinais opostos ou com um os corpos carregao e o outro neutro. 39) A Se o eletroscópio está carregao positivamente, ao tocar a esfera superior, elétrons se movimentarão para as lâminas, iminuino a repulsão entre elas. Logo, as lâminas se aproximam(fecham) por receber elétrons o nosso corpo. 4 Física

5 40) A Entre as cargas e, temos: F k. Q.Q x Entre as cargas e 3, temos: F 3 k Q Q x Perceba que em móulo as forças são iguais: F F 44) A 4) E Forças e mesmo móulo, mesma ireção, porém e sentios opostos. 4) E onsiere F k. Q. Q, se obrarmos Q e Q, tere- mos F k Q. Q 43) 08 Que por sinal: F' 4F Para facilitar chamaremos as cargas e, e 3. Entre as cargas e, temos: F k. q. Q. Entre as cargas 3 e, temos: F 3 h q. Q. Perceba que: F 3 k. qq F 3 F perceba a representação o vetor no esenho. 45) F kq.3 q F k 3 q. q F F 46) (I) Iguais em móulo e ireção, mas e sentios opostos. kq. q F (. ) 0,030 k. q. q 4. Física 5

6 k. q. q 0, k. q. q. 4 (II) Alteramos a istância: Q q F' K. Q. Q Utilizaremos esse resultao a seguir. Atração As novas cargas epois o contato: + Q3Q Q Após o contato: 0,060 k. q. q 4. 0, ,0 0,4 m 4 cm 47) A F K. Q. Q onsierano K. Q. Q constantes temos: F' k Q Q F' k. Q. Q Repulsão Perceba que: F 3F' 49) E F K. Q. Q 3, Q Q 4. Q. 6 c Q µ c 3, Q. Q ( 0, ) F cons tan te Hipérbole cúbica 50) Antes o contato: F k. Q.9 Q 48) Antes o contato: F 9. k. Q ontato F k. Q 3 Q Q+ 9Q 4Q F k. Q. 3 q 6 Física

7 Depois o contato ontato: F' k. 4Q. 4Q ( ) F' 6 k. Q 4 F' 4 k. Q A razão então é: F F 4 kq 9 kq H Depois o contato: A força se mantém em móulo Q. 6 Q. 6 F k ) F k omo: F F k. 5. k. 4 D 6 D 5 4 F resultante 0 A única alternativa que permite o equilíbrio é a. 5) omo as cargas são e mesmo sinal, as forças serão e repulsão, e mesma intensiae, e mesma ireção e sentios opostos. 54) D D 5 53) Antes o contato: F k D 6 6 Essas são as forças já presentes, mas precisamos que o vetor resultante seja F. Para isso poeríamos ter q e q. Assim, certamente o resultante teria a mesma ireção e o mesmo sentino e F: q + q < 0. F k. 5. D Física 7

8 55) A q A 5µ Perceba que essa força é F para uma istância, a força entre P e y ocorre para uma istância. omo a força é inversamente proporcional ao quarao a F A istância, teremos uma força F Py igual a F cm F A P q 4µ F resultante F F 4 4 F F 3F 4 4 Equilíbrio 58) P F A m. g k. Q Q A. A m. m ( 03, ) m 0, kg 00 g 56) Equilíbrio F F k. Q. Q k. Q. Q x ( 8 x) x ( 8 x) As forças e repulsão F e F evem ser iguais. F F k. 6 q. 4 q k. 4q. 4 q x ( 3 x) 59) 3 x 5 8 x 4 3x 5x x 3 cm x ( 3 x ) x 3 x x Logo a posição é 4 m. 57) Fxy F k. q. q a) F A P F A m. g F A,5. n 8 Física

9 b) F A k. QA. Q, Q. Q 3. ( ), Q 4 9. Q 5. 6 Q Q,5. 5 6) D 60) P m. g 0,., n Perceba que o comprimento L poe ser encontrao: F F k. q. q F F k q. F RES F + F k. q k. q F RES + F RES. k. q 4 4 k. q F RES. 6) A L 0,4 + 0,3 L 0,5 m As F AQ, T e P também formam um triângulo semelhante ao anterior. 03, 04, F AQ, F AQ 0,9 n F AQ k. Q Q A one Q A Q Q ( 3. ) Q 3 µ c 9 Q 9. Pelo teorema e Lamy: F F P sen sen F F P o o o Física 9

10 one: P m. g P n Assim: Ao colocar A em P, a istância ficava uas vezes menor e a força quatro vezes maior. F A 4F Logo: F k. Q q q 3. ( ) 65)E F resultante F A + F 4F + F 5F q 7 c 63) uiao: q é a carga os anéis após o contato. F Peso k. q. q m. g q 0, q 6 q 8 c ( ) 66) Q 6. 6 c Q 3. 6 c 3. m F K. Q. Q k,. 8. k n. m c 6 6 ( ) Essa carga, no entanto, é o resultao e uma eletrização por contato. Q Q + 8 Q Q + Q. 8 c 64) E E F Q 67)D F + F A F Perceba que as istâncias entre A e e e são iguais, assim como os móulos as cargas. Portanto: F A F F F q. E E E. n/c Na nova situação: Física

11 68) A 0. Incorreta. Para a esquera. 0. Incorreta. Impossível, pois os ois vetores apontam para o mesmo sentio. 04. Incorreta. 08. Veraeira. 6. Incorreta. Somente em móulo e ireção, porém os sentios são opostos. 7)A E E (E resultante 0) Escolhemos o ponto A o gráfico: E KQ Q Q 8. 6 Q 8 µ c 69) q 6 µ c E. 7 N/ 7) A k. Q k. Q ( 5, ) ( 05, ) Q , 7 evio ao sentio Q 9. c 7 E F q. 7 F 6. 6 F N uiao: arga geraora negativa tem sempre sentio oposto ao o campo no local. E P E E E P kq kq E P k. q k. 3q ( r) ( 3r) E P k. q 3. r 4 9 E k. q P r E P. k. q 6 r 73) ) Física

12 Repare que os ois vetores têm o mesmo tamanho, pois as cargas criaoras têm o mesmo móulo e as istâncias em relação ao ponto P também são iguais. 64. Incorreta. 74) 76) A situação só é possível se nos extremos A e tivermos cargas positivas. Na verae, o vetor E é resultao e uma soma vetorial os campos A e. 75) 0. Incorreta. 77) E EA e E se anulam. O resultante é o próprio E. 0. orreta. 04. Incorreta. 78) 08. orreta. 6. orreta. 3. Incorreta. 79) A q 4 µ 4. 6 F, N E F q E, 4. 6 E 3. 5 N/ Física

13 80) D 83) A E A E k. QA k. Q A 6 8. Q Q µ c Ao prolongarmos as linhas A e, haverá um ponto e intersecção que é exatamente one está a carga geraora (Q). Perceba que esse ponto até o ponto, one o campo vale 4 v/m, a istância é a metae e one está o ponto P. Assim, se em o E 4 v/m, ao obrarmos a istância o campo fica quatro vezes menor, 6 v/m. 84) E KQ E p 6 v/m 8) E Pela equação percebemos que a intensiae o campo iminui com o quarao a istância. 8) Em equilíbrio (F R 0) E KQ E ( ) tg 30 o F elétrica 3 P 3 F elétrica. 5 N F elétrica 3. 5 E 8. 5 N/ E KQ E ( ) E F q E E 5 N/ E 7. 5 N/ E R E E E R E R N/ Física 3

14 85) b) As uas forças são iguais em móulo a: F k. q. q como k b F q 4πε b 0 4πε0 E e E 3 se anulam, assim o campo resultante em P é o próprio E Pela lei os co-senos: F R F + F + F. F. cos 60 o F R F + F. F R 3F F R 3 F ou F R 3 4 πε 0 q b b b x + x b b 4 F R 3 q πε o b x 3b E k. Q E 4πε0. q 3. b E 3πε 0. q b 4 Física