Extensivo Física C V. 1

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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 ) 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 3) 4) Iem exercício Próton (+ e) µ e Nêutron (0) µ e a) De para A b) A esfera A se apresentará negativa e a positiva 5) Q n e 0,8 6 n,6 9 n 5 elétrons 4) A µ,8µ Esse resultao inica que o bastão pereu 5 elétrons e a flanela por consequência ganhou 5 elétrons a) Q Q A + +, 8,4 µ 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 7) 8) E b) Houve uma transferência e 0,4 µ Q n e 0,4 6 n 6 9 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 6µ 4µ 0 9) As cargas num conutor sempre se istribuem pela superfície 0) E ) D o toque A 6µ 0 o toque 4µ 8µ Q A Q µ Q Q µ 6) A esfera oscilará entre A e até que encontremos uma situação na qual é possível o equilíbrio ) A Mesmo raio mesmas imensões (mesma capacitância) 6q+ 4q+ q 4q 3 Física

3 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) Em conutores elétricos a carga istribui-se uniformemente, já nos isolantes somente one ocorreu a eletrização 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 30) + 5 µ c 3) 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 Física 3

4 35) D 40) A 36) 4) E 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 Forças e mesmo móulo, mesma ireção, porém e sentios opostos 4) E onsiere F k Q Q, se obrarmos Q e Q, teremos F k Q Q Que por sinal: F' 4F 43) 08 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 4 Física

5 Entre as cargas e, temos: F k QQ 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 k q q 0,030 4 k q q 4 (II) Alteramos a istância: Q q Utilizaremos esse resultao a seguir F' K Q Q 0,060 k q q 0,060 4 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) 4 6 0,0 0,4 m 4 cm 47) A F K Q Q onsierano K Q Q constantes temos: F cons tan te Hipérbole cúbica F kq 3 q F k 3 q q F F 46) (I) Iguais em móulo e ireção, mas e sentios opostos 48) Antes o contato: kq q F ( ) 0,030 k q q 4 F k Q 3 Q F k Q 3 q Física 5

6 Atração Depois o contato As novas cargas epois o contato: + Q3Q Q Após o contato: F' k Q Q F' k Q Q Repulsão Perceba que: F 3F' 49) E F K Q Q 3,6 9 9 Q Q 4 Q 6 c Q µ c 50) Antes o contato: 3,6 9 9 Q Q ( 0, ) 5) F' k 4Q 4Q F' 6 k Q 4 F' 4 k Q A razão então é: F F 4 kq 9 kq H 4 9 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 F k Q 9 Q F 9 k Q ontato Q+ 9Q 4Q 53) Antes o contato: F k 5 D F k 5 D Física

7 ontato: 55) A q A 5µ 4 6 F A F A 30 cm 6 Depois o contato: P q 4µ A força se mantém em móulo Equilíbrio Q 6 Q 6 F k F k 4 6 omo: F F 6 6 P F A m g k Q Q A m m A ( 03, ) m 0, kg 00 g 56) k 5 k 4 D 6 D ) D D 5 As forças e repulsão F e F evem ser iguais F F k 6 q 4 q k 4q 4 q x ( 3 x) x ( 3 x ) x 3 x x Logo a posição é 4 m 57) 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 Fxy F k q q Física 7

8 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 istância, teremos uma força F Py igual a F 4 F resultante F F 4 4 F F 3F ) b) F A k QA Q,5 9 9 Q Q 3,5 9 Q 4 9 Q 5 6 Q Q,5 5 58) Equilíbrio F F k Q Q k Q Q x ( 8 x) 3 P m g 0,, n Perceba que o comprimento L poe ser encontrao: x ( 8 x) 59) 3 x 5 8 x 4 3x 5x x 3 cm 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 a) F A P F A m g F A,5 n 9 9 Q ( 3 ) Q 3 µ c 9 Q 9 8 Física

9 6) D one: P m g P 7 6 n Assim: F k Q q q 7 c 63) q 3 6) A F F k q q F F k q F + F F RES k q F RES F RES k q 4 4 k q + k q F RES uiao: q é a carga os anéis após o contato F Peso k q q m g 9 9 q 0,9 3 q 6 q 8 c Essa carga, no entanto, é o resultao e uma eletrização por contato Q Q + 8 Q Q + Q 8 c 64) E 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 Pelo teorema e Lamy: Na nova situação: F F P sen sen F F P o o o Física 9

10 Ao colocar A em P, a istância ficava uas vezes menor e a força quatro vezes maior 68) A F A 4F Logo: F resultante F A + F 4F + F 5F 65)E Escolhemos o ponto A o gráfico: Q 6 6 c Q 3 6 c 3 m F K Q Q k E KQ Q Q 8 6 Q 8 µ c 69) q 6 µ c E 7 N/ 66) k, 8 n m c E F q 7 F 6 6 F N uiao: E F Q arga geraora negativa tem sempre sentio oposto ao o campo no local 67)D 70) F q E 50 3 E E n/c Física

11 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 74) 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 7)A E E (E resultante 0) k Q k Q ( 5, ) ( 05, ) 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 evio ao sentio Q 5 05, 7 Q 9 c 7 7) A 0 orreta 04 Incorreta 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) orreta 6 orreta 3 Incorreta Física

12 64 Incorreta 80) D 76) 77) E EA e E se anulam O resultante é o próprio E 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 E KQ E p 6 v/m 8) E Pela equação percebemos que a intensiae o campo iminui com o quarao a istância 8) 78) 79) A q 4 µ 4 6 F, N E F q E, 4 6 E 3 5 N/ E KQ E E 8 5 N/ E KQ E E 7 5 N/ E R E E E R E R 54 5 N/ Física

13 83) A As uas forças são iguais em móulo a: E A E F k q q como k b F q 4πε b 0 4πε0 k QA k Q A 6 8 Q Q µ c 84) 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 F R 3 q πε o b b) E e E 3 se anulam, assim o campo resultante em P é Em equilíbrio (F R 0) tg 30 o F elétrica 3 P 3 F elétrica 5 N F elétrica 3 5 o próprio E b x + b 85) E F q E 5 6 E 5 N/ x b b 4 x 3b E k Q E 4πε0 q 3 b E 3πε 0 q b Física 3