d) F 4 ; F 9 e F 16 e) 4F; 6F e 8F Dado: Lei de COULOMB F = K.Q Q d CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II 39

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1 Aula n ọ 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. 0. 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. 0. A distância entre duas partículas carregadas é d ea força de interação entre elas é F. Suponha que elas sejam afastadas entre si a distâncias iguais a d, d 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) F; F e 4F b) 4F; 9F e 16F c) F ; F e F 4 d) F 4 ; F 9 e F 16 e) 4F; 6F e 8F Dado: Lei de COULOMB F = K.Q Q d 1 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II 9

2 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 C. 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) N b) N c) N d) N e) N Dados: no campo elétrico uniforme: E = U d e F = Eq 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. 40 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II

3 06. A tabela mostra as energias cinéticas final e inicial, respectivamente, nos pontos A e B de um campo elétrico, para três cargas q 1, q e q. Energia cinética Energia ciné- Carga ( C) inicial (J) tica final (J) 0,40 0,95 q 1 0,15 0,70 q 0,5 0,75 q Sabendo-se que a ddp nos três casos é a mesma, a relação entre as três cargas é: 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 V m = 1 V é estabelecida no interior da membrana, conforme a figura abaixo. a) q 1 < q < q b) q 1 = q = q c) q 1 > q > q d) q 1 = q > q e) q 1 > q = q Dado: O trabalho realizado pela força elétrica é igual a variação da energia cinética. F EL = E CFINAL E CINICIAL onde FEL = q(v A V B) ddp Sabendo-se que o diâmetro de uma célula é 1 um (1 x 10 6 m), a intensidade do campo elétrico que precisa ser aplicado para destruir a membrana é de: a) V/m b) V/m c) V/m d) V/m e) V/m Dados: No campo elétrico uniforme temos a relação d.e = U, onde U é a d.d.p entre as placas CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II 41

4 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 d 1 =10.10 med =4.10 m, inicialmente isoladas, muito afastadas e carregadas com carga negativa Q 1 = C e com carga positiva Q = C 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) C e C b) C e C c) C e C d) C e C e) C e C 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? Figura I Figura II Figura III Figura IV a) C C C C b) C C c) C C d) C C C C C e) C C C C C C C 4 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II

5 10. Uma partícula P 1 eletrizada com carga positiva Q está fixa em um ponto C. Outra partícula P 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 45 o, 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 P 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. d) igual a m g H + K Qq, em que K é a constante eletrostática do ar. H e) igual a m g H K Qq, em que K é a constante eletrostática do ar. H Dados: Energia cinética E C = mv Energia potencial gravitacional Ep = m g H K.Q.q Energia potencial elétrica EP EL = d Gabarito 01. * 0. e 0. d 04. a 05. e 06. d 07. a 08. d 09. d 10. b CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. II 4

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