Eletrização e Força Elétrica

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1 Parte I Eletrização e Força Elétrica 1. (Unicamp 014) A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura = q Fe k, sendo k = N m /C. Para a situação d ilustrada na figura abaixo, qual é a carga q, se m = 0,004 g? a) b) 3. (Unesp 010) 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: c) d). (Unicamp 013) Em 01 foi comemorado o centenário da descoberta dos raios cósmicos, que são partículas provenientes do espaço. a) Os neutrinos são partículas que atingem a Terra, provenientes em sua maioria do Sol. Sabendo-se que a distância do Sol à Terra é igual a 1,5 11 m, e considerando a velocidade dos neutrinos igual a 3, m/s, calcule o tempo de viagem de um neutrino solar até a Terra. b) As partículas ionizam o ar e um instrumento usado para medir esta ionização é o eletroscópio. Ele consiste em duas hastes metálicas que se repelem quando carregadas. De forma simplificada, as hastes podem ser tratadas como dois pêndulos simples de mesma massa m e mesma carga q localizadas nas suas extremidades. O módulo da força elétrica entre as cargas é dado por Possibilidade Etapa I Etapa II Etapa III 1 Neutra Negativa Neutra Positiva Neutra Positiva 3 Negativa Positiva Negativa 4 Positiva Negativa Negativa 5 Negativa Neutra Negativa Somente pode ser considerado verdadeiro o descrito nas possibilidades a) 1 e 3. b) 1 e. c) e 4. d) 4 e 5. e) e (G1 - cps 010) Um condutor eletrizado positivamente está isolado. Ao ser ligado à Terra, por meio de um fio condutor, ele se descarrega em virtude da subida da seguinte partícula proveniente dessa ligação. Página 1

2 sequência indicada: a) prótons. b) nêutrons. c) quarks. d) neutrinos. e) elétrons. 5. (Ita 010) Considere uma balança de braços desiguais, de comprimentos l 1 e l, conforme mostra a figura. No lado esquerdo encontra-se pendurada uma carga de magnitude Q e massa desprezível, situada a uma certa distância de outra carga, q. No lado direito encontra-se uma massa m sobre um prato de massa desprezível. Considerando as cargas como puntuais e desprezível a massa do prato da direita, o valor de q para equilibrar a massa m é dado por a) b) mg d (k Q l ) 8mgl d (k Q l ) c) 4mg l d (3k Q l ) d) l mg d 3 k0ql1 8mgld e) (3 3 k0ql 1 6. (Fuvest 008) Três esferas metálicas, M 1, M 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 está descarregada. São realizadas duas operações, na I. A esfera M 1 é aproximada de M 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 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 a) M 1 = Q/; M = Q/4; M 3 = Q/4 b) M 1 = Q/; M = 3Q/4; M 3 = 3Q/4 c) M 1 = Q/3; M = Q/3; M 3 = Q/3 d) M 1 = 3Q/4; M = Q/; M 3 = 3Q/4 e) M 1 = Q; M = zero; M 3 = Q 7. (Fuvest 007) Duas barras isolantes, A e B, iguais, colocadas sobre uma mesa, têm em suas extremidades, esferas com cargas elétricas de módulos iguais e sinais opostos. A barra A é fixa, mas a barra B pode girar livremente em torno de seu centro O, que permanece fixo. Nas situações I e II, a barra B foi colocada em equilíbrio, em posições opostas. Para cada uma dessas duas situações, o equilíbrio da barra B pode ser considerado como sendo, respectivamente, (SITUAÇÕES DE EQUILÍBRIO - após o sistema ser levemente deslocado de sua posição inicial Estável = tende a retornar ao equilíbrio inicial Instável = tende a afastar-se do equilíbrio inicial Indiferente = permanece em equilíbrio na nova posição) a) indiferente e instável. Página

3 b) instável e instável. c) estável e indiferente. d) estável e estável. e) estável e instável. 8. (Unifesp 006) Duas partículas de cargas elétricas q 1 = 4, C e q = 6, C estão separadas no vácuo por uma distância de 3, m. Sendo k = 9, N.m /C, a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de a) 1, b) 1, c), d), e) 3, Parte II 1. (Uftm 01) O gráfico mostra como varia a força de repulsão entre duas cargas elétricas, idênticas e puntiformes, em função da distância entre elas. Preparando-se para uma prova de física, um estudante anota em seu resumo os passos a serem seguidos para eletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a respeito da carga adquirida por ele. Passos a serem seguidos: I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. II. Conectar o induzido à Terra. III. Afastar o indutor. IV. Desconectar o induzido da Terra. Conclusão: No final do processo, o induzido terá adquirido cargas de sinais iguais às do indutor. Ao mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele que, para ficar correto, ele deverá a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está correta. b) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está errada. c) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está errada. d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está correta. e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada. 4. (G1 - cftmg 011) O eletroscópio da figura, eletrizado com carga desconhecida, consiste de uma esfera metálica ligada, através de uma haste condutora, a duas folhas metálicas e delgadas. Esse conjunto encontra-se isolado por uma rolha de cortiça presa ao gargalo de uma garrafa de vidro transparente, rente, como mostra a figura. Considerando a constante eletrostática do meio como 9 k = 9 10 N m C, determine: a) o valor da força F. b) a intensidade das cargas elétricas.. (Uftm 01) Considere uma esfera oca metálica eletrizada. Na condição de equilíbrio eletrostático, a) o vetor campo elétrico no interior da esfera não é nulo. b) o potencial elétrico em um ponto interior da esfera depende da distância desse ponto à superfície. c) o vetor campo elétrico na superfície externa da esfera é perpendicular à superfície. d) a distribuição de cargas elétricas na superfície externa da esfera depende do sinal da carga com que ela está eletrizada. e) o módulo do vetor campo elétrico em um ponto da região externa da esfera não depende da distância desse ponto à superfície. 3. (Uftm 011) A indução eletrostática consiste no fenômeno da separação de cargas em um corpo condutor (induzido), devido à proximidade de outro corpo eletrizado (indutor). Sobre esse dispositivo, afirma-se: I. As folhas movem-se quando um corpo neutro é aproximado da esfera sem tocá-la. II. O vidro que envolve as folhas delgadas funciona como uma blindagem eletrostática. III. A esfera e as lâminas estão eletrizadas com carga de mesmo sinal e a haste está neutra. IV. As folhas abrem-se ainda mais quando um objeto, de mesma carga do eletroscópio, aproxima-se da esfera sem tocá-la. Página 3

4 Estão corretas apenas as afirmativas a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. 5. (G1 - cftmg 010) Três esferas idênticas, A, B e C, encontram-se separadas e suspensas por fios isolantes conforme ilustração. 6. (Ufla 010) Duas esferas condutoras descarregadas e iguais 1 e estão em contato entre si e apoiadas numa superfície isolante. Aproxima se de uma delas um bastão eletrizado positivamente, sem tocá la, conforme figura a seguir. Em seguida as esferas são afastadas e o bastão eletrizado é removido. As seguintes ações e observações são, então, realizadas: Ações Aproxima-se A de B Observações É correto afirmar que a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há transferência de cargas entre bastão e esferas. b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada positivamente e a esfera carregada negativamente. c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e de sinais opostos. d) as esferas ficam carregadas com cargas de sinais iguais e ambas de sinal negativo, pois o bastão atrai cargas opostas. Aproxima-se B de C 7. (Ufmg 008) Durante uma aula de Fisica, o Professor Carlos Heitor 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 esta 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. Das possibilidades apresentadas na tabela seguinte, Cargas Das Esferas Possibilidades A B C 1ª ª ª ª aquelas que estão em conformidade com as observações são a) 1ª e ª. b) 1ª e 3ª. c) ª e 4ª. d) 3ª e 4ª. 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. b) a esfera R fica com carga positiva e a S permanece neutra. c) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga negativa. Página 4

5 d) a esfera R permanece neutra e a S fica com carga positiva. 8. (Pucmg 006) Duas cargas elétricas puntiformes são separadas por uma distância de 4,0 cm e se repelem mutuamente com uma força de 3, N. Se a distância entre as cargas for aumentada para 1,0 cm, a força entre as cargas passará a ser de: a) 1, N b) 4, N c) 1, N d) 7, 10-6 N d) Se o fio for de material condutor, haverá campo elétrico nas regiões interna e externa da casca esférica, devido às trocas de cargas entre a bolinha e a casca esférica. 10. (Ufu 004) Duas cargas positivas iguais, de módulo q, são colocadas nos vértices de um quadrado de lado L, como mostra figura a seguir. 9. (Ufu 005) Uma pequena bolinha de metal, carregada com uma carga elétrica -Q, encontra-se presa por um fio no interior de uma fina casca esférica condutora neutra, conforme figura a seguir. Uma outra carga, de módulo e sinal desconhecidos, é colocada no ponto Q (veja figura acima). Deseja-se que qualquer outra carga a ser colocada no ponto P permaneça sempre em repouso. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde ao sinal e módulo da carga que deve ser colocada no ponto Q. A bolinha encontra-se em uma posição não concêntrica com a casca esférica. Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde a uma situação física verdadeira. a) Se o fio for de material isolante, a bolinha não trocará cargas elétricas com a casca esférica condutora, porém induzirá uma carga total +Q na casca, a qual ficará distribuída sobre a parte externa da casca, assumindo uma configuração conforme representação na figura 1. b) Se o fio for de material condutor, a bolinha trocará cargas elétricas com a casca esférica, tornando-se neutra e produzindo uma carga total -Q na casca esférica, a qual ficará distribuída uniformemente sobre a parte externa da casca, conforme representação na figura. c) Se o fio for de material isolante, haverá campo elétrico na região interna da casca esférica devido à carga -Q da bolinha, porém não haverá campo elétrico na região externa à casca esférica neutra. a) Negativa, de módulo q b) Positiva, de módulo q c) Negativa, de módulo q d) Positiva, de módulo q 11. (Ufv 000) Deseja-se, disposto do material ilustrado a seguir, carregar as esferas metálicas com cargas de mesmo módulo e sinais opostos, sem encostar o bastão nas esferas. Descreva, em etapas, e apresentando as respectivas ilustrações, o procedimento necessário para se atingir este objetivo. Página 5