Prof.Silveira Jr CAMPO ELÉTRICO

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1 Pof.Silveia J CAMPO ELÉTRICO 1. (Fuvest 017) A deteminação da massa da molécula de insulina é pate do estudo de sua estutua. Paa medi essa massa, as moléculas de insulina são peviamente ionizadas, adquiindo, cada molécula, a caga de um eléton. Esses íons (I) são libeados com velocidade inicial nula a pati de uma amosta submetida a um potencial V 0 kv. Os íons são aceleados devido à difeença de potencial ente a amosta e um tubo metálico, em potencial nulo, no qual passam a se move com velocidade constante. Paa a calibação da medida, adiciona-se à amosta um mateial padão cujas moléculas também são ionizadas, adquiindo, cada uma, a caga de um eléton; esses íons (P) têm massa conhecida igual a 846 u. A situação está esquematizada na figua. a) Detemine a enegia cinética E dos íons, quando estão dento do tubo. O gáfico a segui mosta o númeo N de íons em função do tempo t despendido paa pecoeem o compimento L do tubo. Detemine: v b) a pati dos tempos indicados no gáfico, a azão R I v ente os módulos das vp velocidades v, I de um íon de insulina, e v P, de um íon P, em movimento dento do tubo; m I c) a azão Rm ente as massas m I e m P, espectivamente, de um íon de mp insulina e de um íon P; d) a massa m I de um íon de insulina, em unidades de massa atômica (u).

2 Note e adote: A amosta e o tubo estão em vácuo. u unidade de massa atômica. 19 Caga do eléton: e 1,6 10 C 6 1μs 10 s. (Fuvest 017) Os pimeios astonautas a pousa na Lua obsevaam a existência de finas camadas de poeia paiando acima da supefície luna. Como não há vento na Lua, foi entendido que esse fenômeno estava ligado ao efeito fotoelético causado pela luz sola: elétons são extaídos dos gãos de poeia do solo luna ao ecebeem enegia da adiação eletomagnética poveniente do Sol e, assim, os gãos tonam-se positivamente caegados. O mesmo pocesso também aanca elétons da supefície luna, contibuindo paa a caga positiva do lado iluminado da supefície da Lua. A altua de equilíbio acima da supefície luna dessas camadas depende da massa e da caga dos gãos. A pati dessas infomações, detemine a) o módulo F e da foça eletostática que age sobe cada gão em equilíbio da camada, sabendo que um gão de poeia tem massa 14 m 1, 10 kg aceleação da gavidade nas poximidades da supefície da Lua é e que a gl 1,6 m s ; b) o módulo E do campo elético na posição dessa camada de poeia, sabendo que a caga adquiida po um gão é 15 Q 1,9 10 C. Uma caacteística do efeito fotoelético é a necessidade de os fótons da luz incidente teem uma enegia mínima, abaixo da qual nenhum eléton é aancado do mateial. Essa enegia mínima está elacionada à estutua do mateial e, no caso dos gãos de poeia da supefície luna, é igual a J. c) Detemine a fequência mínima f dos fótons da luz sola capazes de extai elétons dos gãos de poeia. 5 Na supefície da Lua, 5 10 é o númeo de fótons po segundo incidindo sobe cada gão de poeia e poduzindo emissão de elétons. d) Detemine a caga q emitida em s po um gão de poeia, devido ao efeito fotoelético, consideando que cada fóton aanque apenas um eléton do gão. Note e adote: Caga do eléton: Enegia do fóton: 19 1,6 10 C ε hf; f é a fequência e 34 h 6 10 J s é a constante de Planck. Desconsidee as inteações ente os gãos e a influência eletostática dos elétons libeados. 3. (Ufgs 017) Seis cagas eléticas iguais a Q estão dispostas, fomando um hexágono egula de aesta R, confome mosta a figua abaixo.

3 Com base nesse aanjo, sendo k a constante eletostática, considee as seguintes afimações. I. O campo elético esultante no cento do hexágono tem módulo igual a 6kQ R. II. O tabalho necessáio paa se taze uma caga q, desde o infinito até o cento do hexágono, é igual a 6kQ R. III. A foça esultante sobe uma caga de pova q, colocada no cento do hexágono, é nula. Quais estão coetas? a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e III. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 4. (Mackenzie 017) A intensidade do campo elético (E) e do potencial elético (V) em um ponto P geado pela caga puntifome Q são, espectivamente, N 50 C e 100 V. A distância d que a caga puntifome se enconta do ponto P, imesa no a, é a) 1,0 m b),0 m c) 3,0 m d) 4,0 m e) 5,0 m 5. (Ebmsp 016)

4 A figua epesenta a vaiação de potencial elético ente as pates extena e intena de uma célula, denominado potencial de membana. Esse potencial é medido posicionando-se um dos polos de um medido de voltagem no inteio de uma célula e o outo no líquido extacelula. Com base nessa infomação e consideando-se a intensidade do campo elético em 6 uma membana celula igual a 7,5.10 N C e a caga elética fundamental igual a 19 1,6 10 C, é coeto afima: a) A difeença de potencial Δ V medido com as pontas dos dois micoelétodos no fluido extacelula é 70 mv. b) A espessua da membana celula é de, apoximadamente, 80 Å. c) A intensidade da foça elética que atua em um íon Ca na membana é igual a 1,4 10 N. d) A enegia potencial adquiida po um íon K que enta na célula é igual a 17 1,1 10 J. e) O íon K que atavessa pependiculamente a membana de espessua d desceve movimento etilíneo e unifome, sob a ação exclusiva de uma foça elética. 6. (Uece 016) Os apaelhos de televisão que antecedeam a tecnologia atual, de LED e LCD, utilizavam um tubo de aios catódicos paa podução da imagem. De modo simplificado, esse dispositivo poduz uma difeença de potencial da odem de 5 kv ente pontos distantes de 50 cm um do outo. Essa difeença de potencial gea um campo elético que acelea elétons até que estes se choquem com a fente do monito, poduzindo os pontos luminosos que compõem a imagem. Com a simplificação acima, pode-se estima coetamente que o campo elético po onde passa esse feixe de elétons é a) 0,5 kv m. b) 5 kv. c) V m. d) 1,50 kv cm. 7. (Unesp 017) Tês esfeas puntifomes, eletizadas com cagas eléticas q1 q Q e q 3 Q, estão fixas e dispostas sobe uma cicunfeência de aio e cento C, em uma egião onde a constante eletostática é igual a k 0, confome epesentado na figua.

5 Considee V C o potencial eletostático e E C o módulo do campo elético no ponto C devido às tês cagas. Os valoes de V C e E C são, espectivamente, 4 k0 Q a) zeo e 4 k0 Q k0 Q b) e c) zeo e zeo k0 Q k0 Q d) e k0 Q e) zeo e 8. (Acafe 016) Na figua abaixo temos o esquema de uma impessoa jato de tinta que mosta o caminho pecoido po uma gota de tinta eletizada negativamente, numa egião onde há um campo elético unifome. A gota é desviada paa baixo e atinge o papel numa posição P. O veto campo elético esponsável pela deflexão nessa egião é: a) b) c) d)

6 COMENTÁRIOS Questão 1: a) Se as tajetóias das patículas são etilíneas, a única foça esponsável pela aceleação é a foça elética, que é então a foça esultante. Como os dois tipos de íons têm mesma caga e são aceleados na mesma tensão, eles adquiem a mesma enegia cinética que pode se calculada pelo Teoema da Enegia Cinética: 19 3 Wes ΔEcin qu E E0 1, E 15 E 3, 10 J. b) No gáfico lê-se que os tempos gasto pelos íons (P) e pelos íons (I) na tavessia do tubo de compimento L são Δt P 35 μs e ΔtI 50 μs, espectivamente. Como no inteio do tubo as velocidades são constantes, vem: L vi ΔtI vi ΔtP 35 7 vi 0,7. L vp ΔtI v v P P ΔtP c) Como as enegias cinéticas são iguais, têm-se: mi vi mp vp mi vp 10 mi 100 EI E P. mp v I 7 mp 49 d) É dada a massa do íon (P): mp.849u. Do item anteio: mi mi mp.846 u mi 5808 u. mp Questão : a) Na situação de equilíbio, a foça eletostática tem mesma intensidade do peso da patícula. e e F P m g 1, 10 1,6 F 1,9 10 N. b) F 14 e 1,910 e 15 F q E E E 10 N C. q 1,9 10 c) Substituindo os dados na expessão fonecida no enunciado: 19 ε ε h f f f 1,33 10 Hz. h d) Se cada fóton aanca 1 eléton em s são aancados n elétons. Assim: elét 5 6 n 5 10 n 10 elétons q n q 10 1,6 10 q 1,6 10 C.

7 Questão 3:D Análise das afimativas: [I] Falsa. O veto campo elético esultante no cento do hexágono egula (ponto A) é nulo, pois as cagas apesentam mesmo módulo, sinal e distância em elação ao ponto cental. [II] Vedadeia. O tabalho é dado po: W q V V. A No cento do hexágono, coespondente ao ponto A, o seu potencial elético é: KQ VA 6 R Logo, o tabalho seá: KQ KQq W q 6 0 W 6 R R [III] Vedadeia. Assim como o veto campo elético é nulo no cento da figua, a foça esultante também é nula. Questão 4:B V E d V 100 d d d,0 m E 50 Questão 5:C Como o Cálcio é da família A possui sempe dois elétons na ultima cada de valência. F qe e Fe e E 19 6 Fe 1,6 10 7, Fe Fe,4 10 N Questão 6:C Consideando campo elético unifome, tem-se: 3 U Ed U E E V m. d 0,5 Questão 7:E O potencial elético de uma caga puntifome é uma gandeza escala dado pela expessão: k0 Q V. Assim, o potencial elético esultante no cento C da cicunfeência é: k0 Q k0 Q k0 Q V C VC 0

8 A figua mosta o veto campo elético no cento C da cicunfeência devido a cada uma das cagas. A intensidade do veto campo elético esultante nesse ponto é: k 0 q 3 k 0 Q k0 Q EC E 3 E C Questão 8:A Uma patícula caegada negativamente ao atavessa um campo elético unifome, passa a sofe uma foça de oigem elética de sentido contáio ao do campo. Potanto, se a tinta acelea paa baixo, a dieção do campo é vetical e sentido paa cima.

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