Aprimorando os Conhecimentos de Eletricidade Lista 2 Processos de Eletrização III - Força Elétrica I

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1 Aprimorano os Conhecimentos e Eletriciae Lista Processos e Eletrização III - Força Elétrica I. (UFPA) Um corpo A, eletricamente positivo, eletriza um corpo B que inicialmente estava eletricamente neutro, por inução eletrostática. Nessas conições poe-se afirmar que o corpo B ficou eletricamente: a) positivo, pois prótons a terra são absorvios pelo corpo. b) positivo, pois elétrons o corpo foram para a terra. c) negativo, pois prótons o corpo foram para a terra. ) negativo, pois elétrons a terra são absorvios pelo corpo. e) negativo, pois prótons a terra são absorvios pelo corpo. SOLUÇÃO: Na eletrização por inução, o INDUTOR (corpo A) e o INDUZIDO (corpo B) aquirem cargas e sinais opostos. Nesse caso, o corpo B ficou eletricamente NEGATIVO.. (UNIFOR) O eletroscópio a figura abaixo está carregao positivamente. Tocano-se o eo na esfera, verifica-se que as lâminas se fecham porque o eletroscópio: a) pere elétrons. ) ganha prótons. b) ganha nêutrons. e) ganha elétrons. c) pere prótons. SOLUÇÃO: Ao tocarmos o eo na esfera o eletroscópio (fio e terra), elétrons passarão para o eletroscópio, neutralizano-o, portanto suas folhas se fecham. RESPOSTA (E) 3. (UEL-00) Campos eletrizaos ocorrem naturalmente no nosso cotiiano. Um exemplo isso é o fato e algumas vezes levarmos pequenos choques elétricos ao encostarmos em automóveis. Tais choques são evios ao fato e estarem os automóveis eletricamente carregaos. Sobre a natureza os corpos (eletrizaos ou neutros), consiere as afirmativas a seguir: I. Se um corpo está eletrizao, então o número e cargas elétricas negativas e positivas não é o mesmo. II. Se um corpo tem cargas elétricas, então está eletrizao. III.Um corpo neutro é aquele que não tem cargas elétricas. IV.Ao serem atritaos, ois corpos neutros, e materiais iferentes, tornam-se eletrizaos com cargas opostas, evio ao princípio e conservação as cargas elétricas. V. Na eletrização por inução, é possível obter-se corpos eletrizaos com quantiaes iferentes e cargas. Sobre as afirmativas acima, assinale a alternativa correta. a) Apenas as afirmativas I, II e III são veraeiras. b) Apenas as afirmativas I, IV e V são veraeiras. c) Apenas as afirmativas I e IV são veraeiras. ) Apenas as afirmativas II, IV e V são veraeiras.

2 e) Apenas as afirmativas II, III e V são veraeiras. SOLUÇÃO: Analisano-se as afirmativas você conclui que: I. (CORRETA) Too corpo eletrizao tem um número e prótons iferente o número e elétrons. II e III. (ERRADAS) Um corpo eletricamente NEUTRO tem PRÓTONS (carga positiva) em igual quantiae e ELÉTRONS (carga negativa). IV. (CORRETA) Na eletrização por ATRITO, os corpos aquirem cargas e sinais opostos obeeceno à lei a conservação as cargas elétricas. V. (CORRETA) No processo a INDUÇÃO, a carga INDUZIDA geral-mente é menor que a carga INDUTORA. RESPOSTA (B) 4. (UNIFOR-98) Uma esfera metálica oca, isolaa e inicialmente neutra, tem um orifício por one se introuz uma pequena esfera carregaa com carga elétrica q, sem que ela se encoste na esfera maior. Nesse caso, a superfície externa a esfera se apresentará com carga elétrica a) nula b) c) ) q e) +q SOLUÇÃO: Como não há contacto entre as esferas, o fenômeno que se verifica é a POLARIZAÇÃO. A carga INDUZIDA, na superfície externa a esfera OCA, tem sinal NEGATIVO e é igual em MÓDULO à carga a esfera pequena (INDUTORA). Neste caso observe que o INDUZIDO (ESFERA OCA) envolve completamente a esfera pequena (INDUTOR). 5. (UECE-95) Duas esferas metálicas isolaas, uma maciça e outra oca, estão eletrizaas. A afirmação correta é: a) Na esfera maciça a carga concentra-se no centro e, na oca, a carga istribui-se pela superfície interna. b) Na esfera oca a carga espalha-se pela superfície interna e, na maciça, pela superfície externa. c) Em ambos os casos as cargas espalham-se pelas superfícies externas as esferas. ) Na esfera maciça as cargas espalham-se por toa a esfera e, na oca, apenas na parte one existe metal. RESPOSTA (C) 6. (UNIFOR-97) Um bastão é atritao com um pano. A seguir, repele uma esfera eletrizaa negativamente. Poe-se afirmar corretamente que o bastão foi eletrizao a) positivamente, por contato com o pano. b) positivamente, por inução a esfera. c) negativamente, por inução a esfera. ) negativamente, por atrito com o pano. e) neutralizao, ao aproximar-se a esfera. 7. (UFRN) A figura ilustra uma seqüência e operações executaas no sentio e I para V. A esfera é conutora e poe ser ligaa à Terra através a chave Ch. O bastão é isolante e está carregao positivamente. Ch Ch Qual as afirmações abaixo é correta? a) Em III e V a esfera está carregaa positivamente. b) Em III e V a esfera está escarregaa. c) Em III a esfera está escarregaa, mas em V está carregaa positivamente. ) Em III e V a esfera está carregaa negativamente. e) Em III a esfera está carregaa negativamente e em V está carregaa positivamente. Ch Ch III IV V

3 8. (UECE-98) Observe as três situações seguintes: Em (a), três blocos metálicos, X, Y e Z, alinhaos, ficam em contato entre si e apoiaos sobre uma mesa isolante; ois objetos, com fortes cargas positivas, são postos um e caa lao e muito próximos os blocos. Em (b), os blocos são separaos com uma barra isolante e escarregaa, manteno os ois objetos carregaos em suas respectivas posições. Finalmente, em (c), os objetos carregaos são retiraos. As cargas esperaas, na última situação (figura c) são: a) X positiva, Y negativa e Z positiva. b) X negativa, Y positiva e Z negativa. c) X negativa, Y neutra e Z negativa. ) X, Y e Z, positivas. SOLUÇÃO: Observe o fenômeno a polarização na situação inicial Separano os corpos e em seguia retirano-se os objetos carregaos, as cargas nos corpos x, y e z são: RESPOSTA (B) 9. (FUVEST) Uma esfera conutora A, e peso P, eletrizaa positivamente, é presa por um fio isolante que passa por uma rolana. A esfera A se aproxima, com velociae constante, e uma esfera B, iêntica à anterior, mas neutra e isolaa. A esfera toca em B e, em seguia, é puxaa para cima, com velociae também constante. Quano A passa pelo ponto M, a tração o fio é T, na escia, e T na subia. Poe-se afirmar que: a) T < T < P c) T < T < P e) P < T < T b) T < P < T ) T < P < T SOLUÇÃO: ESFERA A PASSANDO PELO PONTO M NA DESCIDA. Como a velociae é constante R = 0 T = P + F T > P Quano a esfera A entra em CONTACTO com a esfera B, a esfera B, anteriormente neutra, eletriza-se com carga positiva. ESFERA A PASSANDO PELO M NA SUBIDA Se a esfera A continua com velociae constante então:

4 R = 0 T + F' = P T = P - F' T < P Assim T < P < T 0. (UNIFOR) As lâminas e um eletroscópio E estão afastaas. Aproximano-se um bastão B o eletroscópio, observa-se que as lâminas afastam-se aina mais. Qual as alternativas abaixo inica corretamente a carga elétrica o eletroscópio e o bastão? SOLUÇÃO: Se as lâminas o eletroscópio estão afastaas você conclui que o eletroscópio está carregao. Ao se aproximar o bastão o eletroscópio e se verificar que as folhas afastam-se aina mais, você concluirá que o bastão e o eletroscópio terão cargas e mesmo sinal. RSPOSTA (E). (UNIFOR-003) Duas cargas elétricas puntiformes iênticas e iguais a,0 x 0 6 estão separaas e 3,0cm, no vácuo. Seno a constante eletrostática no vácuo igual a 9,0 x 0 9 N.m /C, a intensiae a força e repulsão entre as cargas, em newtons, vale: a),0. 0 b),0 c),0. 0 ),0. 0 e), SOLUÇÃO: Utilizano-se a Lei e Coulomb, tem-se: q. q F K 9 x 0 F 9 x x 0 (3 x 0 6 ) x x 0 6 F x 0 N RESPOSTA (A). (UFPI-003) Duas massas iguais e 4,8 gramas, caa uma, originalmente neutras, estão fixaas em pontos separaos entre si pela istância D. Um número n e elétrons é retirao e caa uma as massas e moo que a força e repulsão eletrostática entre elas compense exatamente a força e atração gravitacional. A constante a Lei e Coulomb é aa por k = 9,0 x 0 9 N. m /C, a constante a Lei e Newton a gravitação é G = 6,7 x 0 N. m /(kg) e a carga o elétron é q =,6 x 0 9 C. O número n e elétrons retirao e caa uma as massas é igual a: a),6 x 0 b),6 x 0 3 c),6 x 0 4 ),6 x 0 5 e),6 x 0 6 SOLUÇÃO: A força elétrica e a força gravitacional têm o mesmo móulo. F F G kq Gm

5 3 Gm 6,7 x 0 x (4,8 x 0 ) q n n =,6 x k 9 x 0 x (,6 x 0 ) RESPOSTA (E) 3. (AFA-00) Duas cargas pontuais positivas, q e q = 4q, são fixaas a uma istância uma a outra. Uma terceira carga negativa q 3 é colocaa no ponto p entre q e q, a uma istância x a carga q, conforme mostra a figura a seguir. Para que as forças sobre a carga q 3 sejam nulas, o valor e x é: a) b) c) ) SOLUÇÃO: Examinano-se as forças sobre a carga q 3, você conclui que a resultante será nula se: F 3 = F 3 k q 3 x q Porém q = 4q, então: k q q ( x) 3 q x 4q ( x) 4 ( x) x ) x x x x 3x x 3 RESPOSTA (B) x x ) x x x (não convém) NB.: Na posição x = - (ponto à esquera e q ) as forças F 3 e F 3 têm móulos iguais (F 3 = F 3 ), porém a resultante não é nula, pois estas forças têm o mesmo sentio. 4. (UFC-98) Dois pequenos objetos, A e B, carregaos com cargas elétricas e sinais opostos, estão sobre o eixo x. O corpo A está fixo na posição x = 0, e o corpo B poe mover-se livremente. Os ois objetos estão sujeitos somente à ação as forças elétricas entre eles. Inique, entre as figuras abaixo, aquela que representa, qualitativamente, o móulo a força elétrica sobre o objeto B, em função a sua posição x. a) ) b) e)

6 c) SOLUÇÃO: Como a força elétrica é inversamente proporcional ao quarao a istância, o gráfico e F x é uma hipérbole. 5. (UFPE-00) Duas cargas elétricas positivas, cujos móulos são 4,3C e,0c, estão separaas por 30cm. Qual o fator e aumento a força entre as cargas, se elas forem colocaas a 5,0cm e istância entre si? a) 6 c) 8 e) 7 b) ) 36 SOLUÇÃO: Lembre-se: a força elétrica é inversamente proporcional ao quarao a istância. Para = 30 cm, a força elétrica é F. Para = 5 cm, a istância iminui 6 vezes, logo a força será 36 (quarao e seis) vezes maior. 6. (UFC-97) As cargas mostraas na figura, q e q, tem o mesmo móulo e estão fixas nas posições x = a e x = + a, respectivamente. A carga Q é positiva e está livre. Sobre a conição e equilíbrio para a carga Q, poemos afirmar: a) O equilíbrio é possível em qualquer posição sobre o eixo x, epeneno a razão entre os móulos e Q e e q. b) A carga Q ficará em equilíbrio na posição x = 0 somente se q e q forem ambas positivas. c) A carga Q ficará em equilíbrio na posição x = 0 se q e q forem ambas positivas ou ambas negativas. ) A carga Q ficará em equilíbrio na posição x = 0 somente se q e q tiverem sinais contrários. e) Não há conição e equilíbrio sob hipótese alguma. SOLUÇÃO: A carga Q só estará em equilíbrio se a resultante as forças sobre ela for nula. Coloque a carga Q(+) numa posição qualquer e amita que as cargas q e q tenham o mesmo sinal. q (+) F Q F q (+) + No equilíbrio e (+Q) tem-se: F = F Kq Q Kq Q = Observe que o equilíbrio (+ Q) só é possível na posição x = 0 (visto que = ). As cargas q e q poem ser ambas positivas ou negativas. RESPOSTA (C)

7 7. (CEFET-CE-00) Para ter uma iéia a intensiae a força elétrica entre cargas elétricas, um estuante e física eterminou a força entre ois corpos e massas iguais eletrizaos com cargas e C, caa, separaos por uma istância e m, no vácuo (K = N. m /C ). Quantas pessoas e 90kg, caa, essa força poeria suspener? (g = 0m/s ). a) 0 7 b) 0 9 c) 0 ) 0 e) 9 SOLUÇÃO: Qual o valor a força elétrica entre as cargas? Pela Lei e Coulomb, tem-se: q.q F = K F = 9 x 0 9 x x F = 9 x 0 9 N Calcule o peso e uma pessoa com m = 90kg. P = mg P = 90 x 0 P = 900N P = 9 x 0 N. Quantas pessoas terão um peso e 9 x 0 9 N? 9 F 9 x 0 n.p = F n = n = n= 0 7 pessoas P 9 x 0 RESPOSTA (A) 8. (UECE-97) A massa e um pênulo e peso P, visto na figura, acumula uma eterminaa carga q, que é atraía por uma carga q, meiante F e, horizontal, que possibilita o equilíbrio o pênulo. O móulo e F e é igual a: a) Pcotg c) Ptg b) Pcos ) Psec SOLUÇÃO: Coloque as forças que atuam na massa o pênulo. No equilíbrio: R = 0 F T.sen P T.cos F P sen cos T y Tcos F P tg F = P.tg Tsen +q x -q P RESPOSTA (C) 9. (MACK) Na figura ao lao a carga Q = 0,50C fixa em A tem uma massa 3, kg. A carga Q e massa, kg é abanonaa no topo o plano inclinao perfeitamente liso e permanece em equilíbrio. Aotano g = 0m/s e, poemos afirmar que a carga Q vale: a) 0C b) 5,0C c),0c ) 0,50C e) 0,5C

8 SOLUÇÃO: Examine as forças que atuam em Q. =50cm N P.sen P F P.cos sen Q 30cm 40cm Necessariamente a carga Q terá o mesmo sinal e Q, visto que, a força elétrica será e repulsão. No equilíbrio: R = 0 F P.sen N P.cos (I) Da equação (I), tem-se F = P.sen KQ Q = m.g.sen Q = m.g. sen. KQ Q =,5 x 0 3 x x 0 3 x x 5 x 0,5 x 0 5 x 0 6 Q = 5 x 0 7 C Q = 0,5 x 0 6 C Q = 0,50C 0. (UNIFOR-96) Três esferas conutoras, com cargas elétricas Q, Q e 3Q, são posicionaas como está inicao no esquema abaixo. As istâncias e D estão eterminaas para que a força eletrostática sobre a carga Q seja nula. De acoro com o esquema, a razão é igual a a) ) b) e) c) SOLUÇÃO: Inicialmente observe as forças que atuam na carga Q. Q F QF 3Q D Como a força na carga Q é nula, tem-se: K.Q.Q K.Q.3Q D D F = F 3 3 D RESPOSTA (B). (UFPE-00) Duas partículas e mesma massa têm cargas Q e 3Q. Sabeno-se que a força gravitacional é esprezível em comparação com a força elétrica, inique qual as figuras melhor representa as acelerações vetoriais as partículas.

9 a) b) c) ) e) RESPOSTA (C). (UECE-98) Nos pontos e abscissas x = e x = 5 são fixaas as cargas Q e 4Q, respectivamente, conforme mostra o esquema abaixo. Para que uma terceira carga Q fique em equilíbrio, sob a ação exclusiva as forças elétricas exercias pelas cargas positivas Q e 4Q, a carga negativa Q eve ser colocaa no ponto e abscissa x igual a: a) 3 b) c) zero ) 4 SOLUÇÃO: Para a carga ( Q) ficar em equilíbrio, ela everá ser colocaa entre (+Q) e (+4Q). +Q F -Q F +4Q Calculano : - =3 K.Q.Q K.Q.4 Q ( F = F = ( ) ) 4 = 3 = 3 = 3 = Calculano a abscissa (x). Como (+Q) está na abscissa (), então ( Q) estará na abscissa: x = + x = 3 RESPOSTA (A) 3. (UFC) Quano a istância entre uas cargas puntiformes é e x 0 - m, a intensiae a força elétrica em caa uma é 0,045N. Se a istância entre as mesmas uas cargas é iminuía para 3 x 0 3 m qual é agora, a intensiae a força, em N? a) 45 ) 40 b) 30 e) 50 c) 5 SOLUÇÃO: SITUAÇÃO q q F F q q F = K (I) One = x 0 - m e F = 45 x 0-3 N

10 SITUAÇÃO FINAL q q F F q. q F = K (II) One = 3 x 0-3 m Diviino-se a equação (I) pela equação (II) tem-se: F Kqq F 45 x 0 x F Kq q F F 3 3 (3 x0 ) (x0 ) F = 50N RESPOSTA (E) 4. (UFC-Moificaa) Três cargas puntiformes são ispostas em linha reta como mostra a figura, seno q = +4q 0, q = q 0 e q 3 = +q 0, one q 0 é a carga e um próton. Sobre as forças elétricas é falso afirmar: a) A soma as forças sobre q 3 é zero. b) O móulo a força que q exerce sobre q é quatro vezes maior que o móulo a força que q exerce sobre q 3. c) A força que q exerce sobre q é e atração e a força que q exerce sobre q 3 é e repulsão. ) O móulo a força que q exerce sobre q 3 é quatro vezes o móulo a força exercia por q 3 sobre q. e) A força exercia por q sobre q tem a mesma ireção e o mesmo sentio a força exercia por q 3 sobre q. SOLUÇÃO: As forças que atuam em caa carga: F 3 +4q o F F q o F3 F 3 +q o F3 A resultante na carga q 3 R 3 = F 3 F 3 F 3 = F 3 R 3 = 0 Afirmativa a (Veraeira) 4Kq F = Kq F 3 = o o F = 4F 3 Afirmativa b (Veraeira) As cargas q e q se ATRAEM enquanto as cargas q e q 3 se REPELEM. Afirmativa c (Veraeira) F 3 = F 3 são forças o tipo ação e reação Afirmativa (Falsa) F tem a mesma ireção e o mesmo sentio que F 3. Afirmativa e (Veraeira)

11 GABARITO 0 B 0 E 03 B 04 D 05 D 06 D 07 D 08 B 09 D 0 E A E 3 B 4 D 5 D 6 C 7 A 8 C 9 D 0 B C A 3 E 4 D