UNIPAC- CAMPUS TEÓFILO OTONI CURSO: ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: FÍSICA I PERÍODO: 2 VALOR: PONTOS. PROFESSOR: ARNON RIHS.

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1 UNIPAC- CAMPUS TEÓFILO OTONI CURSO: ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: FÍSICA I PERÍODO: 2 VALOR: PONTOS. PROFESSOR: ARNON RIHS. DATA: / / TRABALHO AVALIATIVO DE FÍSICA I NOME: O SENHOR é a minha luz e a minha salvação; a quem temerei? O SENHOR é a força da minha vida; de quem me recearei? Salmos Três esferas metálicas, M 1, M 2 e M 3, de mesmo diâmetro e montadas em suportes isolantes, estão bem afastadas entre si e longe de outros objetos. Inicialmente M 1 e M 3 têm cargas iguais, com valor Q, e M 2 está descarregada. São realizadas duas operações, na sequência indicada: I. A esfera M 1 é aproximada de M 2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M 1 é afastada até retornar à sua posição inicial. II. A esfera M 3 é aproximada de M 2 até que ambas fiquem em contato elétrico. A seguir, M 3 é afastada até retornar à sua posição inicial. Após essas duas operações, as cargas nas esferas serão cerca de

2 2. Um dispositivo simples capaz de detectar se um corpo está ou não eletrizado, é o pêndulo eletrostático, que pode ser feito com uma pequena esfera condutora suspensa por um fio fino e isolante. Um aluno, ao aproximar um bastão eletrizado do pêndulo, observou que ele foi repelido (etapa I). O aluno segurou a esfera do pêndulo com suas mãos, descarregando-a e, então, ao aproximar novamente o bastão, eletrizado com a mesma carga inicial, percebeu que o pêndulo foi atraído (etapa II). Após tocar o bastão, o pêndulo voltou a sofrer repulsão (etapa III). A partir dessas informações, considere as seguintes possibilidades para a carga elétrica presente na esfera do pêndulo: Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades Z) 1 e 3. E) 1 e 2. I) 2 e 4. R) 4 e 5. O) 2 e 5. 3.Sabendo-se que o vetor campo-elétrico no ponto A é nulo, a relação entre d 1 /d Em relação aos principais conceitos da eletrostática, é correto afirmar que Z) um pêndulo eletrostático neutro é atraído tanto por um corpo eletrizado negativamente como por um corpo eletrizado positivamente, devido à indução. E) no processo de eletrização por atrito de dois corpos condutores, um fio terra pode ser conectado entre esses dois corpos, permitindo a obtenção de cargas mais elevadas. I) um corpo carregado eletricamente possui diferentes quantidades de cargas positivas e negativas, de modo que, aquele que nomeamos como positivamente carregado, possui elétrons em excesso. R) os conceitos de campo elétrico e de potencial elétrico são bastante semelhantes, visto que ambos envolvem o conhecimento da intensidade, da direção e do sentido de aplicação dos vetores de campo e de potencial elétrico. O) quando dois corpos carregados eletricamente, mesmo que de formatos distintos, se encostam, há uma partilha de cargas elétricas de tal modo que ambos fiquem com cargas de mesmo tipo e intensidade.

3 5. Em seu laboratório, o Professor Arnon prepara duas montagens - I e II -, distantes uma da outra, como mostrado na figura 1. Em cada montagem, duas pequenas esferas metálicas, idênticas, são conectadas por um fio e penduradas em um suporte isolante. Esse fio pode ser de material isolante ou condutor elétrico. Em seguida, o professor transfere certa quantidade de carga para apenas uma das esferas de cada uma das montagens. Ele, então, observa que, após a transferência de carga, as esferas ficam em equilíbrio, como mostrado na figura 2. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, após a transferência de carga, a) em cada montagem, ambas as esferas estão carregadas. b) em cada montagem, apenas uma das esferas está carregada. c) na montagem I, ambas as esferas estão carregadas e, na II, apenas uma delas está carregada. d) na montagem I, apenas uma das esferas está carregada e, na II, ambas estão carregadas. 6. Três esferas condutoras idênticas A, B e C estão sobre tripés isolantes. A esfera A tem inicialmente carga elétrica de 6,4 C, enquanto B e C estão neutras. Encostam-se as esferas A e B até o equilíbrio eletrostático e separam-se as esferas. Após isso, o procedimento é repetido, desta feita com as esferas B e C. Sendo a carga elementar 1, C, o número total de elétrons que, nessas duas operações, passam de uma esfera a outra é Z) 1,0. 10¹³ E) 2,0. 10¹³ I) 3,0. 10¹³ R) 4,0. 10¹³ Oe) 8,0. 10¹³ 7. Duas pequenas esferas metálicas idênticas e eletricamente isoladas, X e Y, estão carregadas com cargas elétricas + 4 C e - 8 C, respectivamente. As esferas X e Y estão separadas por uma distância que é grande em comparação com seus diâmetros. Uma terceira esfera Z, idêntica às duas primeiras, isolada e inicialmente descarregada, é posta em contato, primeiro, com a esfera X e, depois, com a esfera Y. As cargas elétricas finais nas esferas X, Y e Z são, respectivamente, a) + 2 C, - 3 C e - 3 C. b) + 2 C, + 4 C e - 4 C. c) + 4 C, 0 e - 8 C. d) 0, - 2 C e - 2 C. e) 0, 0 e - 4 C.

4 8.Duas pequenas esferas idênticas A e B têm cargas respectivamente Q A = e Q B = C.As duas são colocadas em contato e após atingido o equilíbrio eletrostático são separadas. Lembrando-se que a carga de um elétron é 1, C, é correto afirmar que, após atingido o equilíbrio, Z) prótons terão passado de A para B. E) 1, prótons terão passado de A para B. I) elétrons terão passado de A para B. R) 1, elétrons terão passado de A para B. O) elétrons terão passado de B para A. 9. Duas partículas de cargas elétricas q 1 = 4, C e q 2 = 6, C estão separadas no vácuo por uma distância de 3, m. Sendo k = 9, N.m²/C², a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de a) 1, b) 1, c) 2, d) 2, e) 3, Todas as diferentes forças que se observam na natureza podem ser explicadas em termos de quatro interações básicas das partículas elementares: 1. a força gravitacional 2. a força eletromagnética 3. a força nuclear forte 4. a força nuclear fraca As forças observadas na vida diária entre os corpos macroscópicos se devem ou à força gravitacional ou à força eletromagnética. Ambas comportam-se segundo a lei do inverso do quadrado da distância entre os corpos que interagem. (Adaptado de Paul Tipler. "Física". v. 1. Rio de Janeiro: LTC. p.83) Um pequeno papel, de massa 0,02 g pode ser erguido da superfície que está apoiado e, vencendo a força gravitacional, se acelera em direção a um pente eletrizado que o atrai. A força eletrostática mínima para a ocorrência desse fenômeno tem intensidade, em newtons, de Dado: g = 10 m/s² a) Z) U) d) L)

5 11. Duas partículas com cargas q 1 e q 2, separadas a uma distância d, se atraem com força de intensidade F= 0,18 N. Qual será a intensidade da força de atração entre essas partículas se a) a distância entre elas for triplicada? b) o valor da carga de cada partícula, bem como a distância inicial entre elas, forem reduzidos à metade?, 12.Considere duas pequenas esferas condutoras iguais, separadas pela distância d=0,3m. Uma delas possui carga Q 1 = C e a outra Q 2 = C. a) calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva. b) A seguir, as esferas são colocadas em contato uma com a outra e recolocadas em suas posições originais. Para esta nova situação, calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva. 13.A figura representa a configuração de um campo elétrico gerado por duas partículas carregadas, A e B. Assinale a linha da tabela que apresenta as indicações corretas para as convenções gráficas que ainda não estão apresentadas nessa figura (círculos A e B) e para explicar as que já estão apresentas (linhas cheias e tracejadas)

6 14.Uma gota de óleo de massa m =1 mg e carga q = C, é solta em uma região de campo elétrico uniforme E, conforme mostra a figura a seguir. Mesmo sob o efeito da gravidade, a gota move-se para cima, com uma aceleração de 1 m/s². Determine o módulo do campo elétrico, em V/m. 15. Durante uma aula de Física, o Professor Arnon faz a demonstração de eletrostática que se descreve a seguir. Inicialmente, ele aproxima duas esferas metálicas R e S, eletricamente neutras, de uma outra esfera isolante, eletricamente carregada com carga negativa, como representado na Figura I. Cada uma dessas esferas está apoiada em um suporte isolante. Em seguida, o professor toca o dedo, rapidamente, na esfera S, como representado na Figura II. Isso feito, ele afasta a esfera isolante das outras duas esferas, como representado na Figura III. Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que, na situação representada na Figura III, A) a esfera R fica com carga negativa e a S permanece neutra. Z) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra. U) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa. L) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva.

7 16. Uma gotícula de água, com massa m = 0, kg eletrizada com carga q = C está em equilíbrio no interior de um capacitor de placas paralelas e horizontais; conforme o esquema a seguir. Nestas circunstâncias, o valor do campo elétrico entre as placas é: A) N/C Z) N/C U) 12, N/C L) N/C E) N/C 17.As cargas puntiformes q 1 = 20 μc e q 2 = 64 μc estão fixas no vácuo (k 0 = N. m²/c²), respectivamente nos pontos A e B. O campo elétrico resultante no ponto P tem intensidade de: z) 3, N/C e) 3, N/C i) 4, N/C r) 4, N/C o) 5, N/C 18.Duas partículas com carga 5 x m. Dado K = N. m²/c², determine a) a intensidade da força elétrica entre as partículas; b) o campo elétrico no ponto médio entre as partículas. C cada uma estão separadas por uma distância de 19. Duas pequenas esferas idênticas A e B tem cargas respectivamente QA = C e QB = C. As duas são colocadas em contato e após atingir o equilíbrio eletrostático são separadas. Lembrando-se que a carga de um elétron é 1, C, é correto afirmar que, após atingido o equilíbrio, z) prótons terão passado de A para B. e) 1, prótons terão passado de A para B. i) elétrons terão passado de A para B. r) 1, elétrons terão passado de A para B. o) elétrons terão passado de B para A.

8 20. Quando se aproxima um bastão B, eletrizado positivamente, de uma esfera metálica, isolada e inicialmente descarregada, observa-se a distribuição de cargas representada na Figura 1. Mantendo o bastão na mesma posição, a esfera é conectada à terra por um fio condutor que -) ou (0) o sinal da carga final (Q) da 21. Uma esfera condutora A, de peso P, eletrizada positivamente, é presa por um fio isolante que passa por uma roldana. A esfera A se aproxima, com velocidade constante, de uma esfera B, idêntica à anterior, mas neutra e isolada. A esfera A toca em B e, em seguida, é puxada para cima, com velocidade também constante. Quando A passa pelo ponto M a tração no fio é T 1 na descida e T 2 na subida. Podemos afirmar que: a) T 1 < T 2 < P b) T 1 < P < T 2 c) T 2 < T 1 < P d) T 2 < P < T 1 e) P < T 1 < T 2 22.Duas cargas elétrica puntiformes Q 1 e Q 2 =4 Q 1 estão fixas nos pontos A e B, distantes 30cm. Em que posição (x) deve ser colocada uma carga Q 3 =2 Q 1 para ficar em equilíbrio sob ação somente de forças elétricas? 23. Na figura abaixo, está representado um eletroscópio de lâminas eletrizado. Um eletroscópio, nessas condições, fica com suas lâminas móveis separadas devido à repulsão eletrostática. Como é sabido, o eletroscópio é um detector de cargas. Ele é constituído por condutores de eletricidade, e uma parte desses condutores é envolvida por um isolante. O que ocorre ao se

9 aproximar da cabeça do eletroscópio eletrizado um bastão eletrizado de mesma carga que a desse eletroscópio? a) As lâminas do eletroscópio permanecerão como estão, pois o aparelho já se encontra eletrizado. z) As lâminas do eletroscópio se aproximarão, pois o bastão eletrizado atrairá as cargas de sinal oposto. u) As lâminas do eletroscópio se aproximarão, pois as cargas do bastão eletrizado serão repelidas pelas cargas do aparelho. l) As lâminas do eletroscópio irão se separar mais, pois as cargas distribuídas pela cabeça e lâminas vão se concentrar mais nestas últimas. e) As lâminas do eletroscópio permanecerão como estão, pois as cargas do bastão eletrizado serão repelidas pelas cargas do aparelho. Atlético. As cargas Q 1 = 9 C e Q 3 = 25 C estão fixas nos pontos A e B. Sabe-se que a carga Q 2 = 2 C está em equilíbrio sob a ação de forças elétricas somente na posição indicada. Nestas condições, determine o valor de x. 25.Para testar as novidades que lhe foram ensinadas em uma aula de Ciências, Rafael faz algumas experiências, a seguir descritas. Inicialmente, ele esfrega um pente de plástico em um pedaço de flanela e pendura-o em um fio isolante. Observa, então, que uma bolinha de isopor pendurada próxima ao pente é atraída por ele, como mostrado na Figura I, ao lado. EXPLIQUE por que, nesse caso, a bolinha de isopor é atraída pelo pente.

10 26.Em seguida, enquanto o pente ainda está eletricamente carregado, Rafael envolve a bolinha de isopor com uma gaiola metálica, como mostrado na Figura II, ao lado, e observa o que acontece. RESPONDA: A bolinha de isopor continua sendo atraída pelo pente? JUSTIFIQUE sua resposta. 27. Para concluir, Rafael envolve o pente, que continua eletricamente carregado, com a gaiola metálica, como mostrado na Figura III, ao lado, e, novamente, observa o que acontece. Nessa situação, a bolinha de isopor é atraída pelo pente? JUSTIFIQUE sua resposta. 28. Um eletroscópio de folhas se encontra ilustrado na figura A abaixo. Longe de qualquer interação, as folhas se encontram abaixadas, conforme a figura. A

11 Aproximando-se deste eletroscópio um outro corpo, as folhas se abrem, como mostra a figura B. B Nesta situação, podemos afirmar CORRETAMENTE que: a) o corpo aproximado do eletroscópio se encontra eletrizado positivamente. b) o eletroscópio estava eletrizado negativamente. c) as folhas se abriram devido à força de atração entre cargas contrárias. d) o eletroscópio estava neutro, e o corpo que se aproximou estava eletrizado. 29. Duas esferas metálicas muito leves, estão penduradas por fios perfeitamente isolantes, em um ambiente seco, conforme na figura ao lado. Uma barra metálica, positivamente carregada, é encostada em uma das esferas e depois afastada. Após o afastamento da barra, qual deve ser a posição das esferas? (A carga inicial das esferas é nula). 30. Duas esferas metálicas, A e B, inicialmente descarregadas e apoiadas em hastes isolantes, são submetidas à uma série de etapas descritas a seguir. 1. Toca-se a esfera B com outra esfera C, carregada positivamente, como na figura 1.

12 Figura 1 2. Em seguida, encostam-se as esferas A e B, ligando a esfera A à terra por meio de um fio condutor (figura 2), na presença da esfera C. Figura 2 3. Após retirar-se o fio terra, afastam-se as esferas A e B e retira-se a esfera C (Figura 3) Figura 3 Ao final destas etapas, podemos afirmar com relação às cargas nas esferas A e B, que: Z. A esfera A estará neutra, enquanto a esfera B estará carregada com cargas negativas. E.A esfera A estará carregada com cargas positivas e a esfera B com cargas negativas I. A esfera A estará carregada com cargas negativas e a esfera B com cargas positivas. R. Ambas as esferas, A e B, estarão carregadas com cargas positivas. O. Ambas as esferas, A e B, estarão carregadas com cargas negativas.