FÍSICA Professor: João Maceo Aluno(a): 0 08/08/014 01. Duas esferas metálicas iguais, A e B, estão carregaas com cargas QA = + 76μC e QB = + 8μC, respectivamente. Inicialmente, a esfera A é conectaa momentaneamente ao solo através e um fio metálico. Em seguia, as esferas são postas em contato momentaneamente. Calcule a carga final a esfera B, em µc. 0. Corpos eletrizaos ocorrem naturalmente no nosso cotiiano. Um exemplo esse fenômeno acontece quano, em ias muito secos, ao tocar-se em um automóvel sentem-se pequenos choques elétricos. Tais choques são atribuíos ao fato e estarem os automóveis eletricamente carregaos. Sobre a natureza os corpos (eletrizaos ou neutros), assinale o que for correto. 01) Somente quano há esequilíbrio entre o número e prótons e elétrons é que a matéria manifesta suas proprieaes elétricas. 0) Um corpo eletricamente neutro é aquele que não tem cargas elétricas. 04) Se um corpo tem cargas elétricas, ele poe ou não estar eletrizao. 08) Ao serem atritaos, ois corpos eletricamente neutros, e materiais iferentes, tornam-se eletrizaos com cargas e mesmo sinal, evio ao princípio e conservação as cargas elétricas. 0. A eletriciae estática geraa por atrito é fenômeno comum no cotiiano. Poe ser observaa ao pentearmos o cabelo em um ia seco, ao retirarmos um casaco e lã ou até mesmo ao caminharmos sobre um tapete. Ela ocorre porque o atrito entre materiais gera esequilíbrio entre o número e prótons e elétrons e caa material, tornano-os carregaos positivamente ou negativamente. Uma maneira e ientificar qual tipo e carga um material aquire quano atritao com outro é consultano uma lista elaboraa experimentalmente, chamaa série triboelétrica, como a mostraa abaixo. A lista está orenaa e tal forma que qualquer material aquire carga positiva quano atritao com os materiais que o seguem. MATERIAIS 1 Pele humana seca Couro Pele e coelho 4 Viro 5 Cabelo humano 6 Náilon 7 Chumbo 8 Pele e gato Sea 10 Papel 11 Maeira 1 Latão 1 Poliéster 14 Isopor 15 Filme e PVC 16 Poliuretano 17 Polietileno 18 Teflon Com base na lista triboelétrica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). 01) A pele e coelho atritaa com teflon ficará carregaa positivamente, pois receberá prótons o teflon. 0) Uma vez eletrizaos por atrito, viro e sea quano aproximaos irão se atrair. 04) Em processo e eletrização por atrito entre viro e papel, o viro aquire carga e +5 uniaes e carga, então o papel aquire carga e 5 uniaes e carga. 08) Atritar couro e teflon irá prouzir mais eletriciae estática o que atritar couro e pele e coelho. 16) Dois bastões e viro aproximaos epois e atritaos com pele e gato irão se atrair. ) Um bastão e maeira atritao com outro bastão e maeira ficará eletrizao. 04. Enquanto fazia a limpeza em seu local e trabalho, uma faxineira se surpreeneu com o seguinte fenômeno: epois e limpar um objeto e viro, esfregano-o vigorosamente com um peaço e pano e lã, percebeu que o viro atraiu para si pequenos peaços e papel que estavam espalhaos sobre a mesa. O motivo a surpresa a faxineira consiste no fato e que a) quano atritou o viro e a lã, ela retirou prótons o viro tornano-o negativamente eletrizao, possibilitano que atraísse os peaços e papel. b) o atrito entre o viro e a lã aqueceu o viro e o calor prouzio foi o responsável pela atração os peaços e papel. c) ao esfregar a lã no viro, a faxineira criou um campo magnético ao reor o viro semelhante ao existente ao reor e um ímã. ) ao esfregar a lã e o viro, a faxineira tornou-os eletricamente neutros, impeino que o viro repelisse os peaços e papel. e) o atrito entre o viro e a lã fez um os ois perer elétrons e o outro ganhar, eletrizano os ois, o que permitiu que o viro atraísse os peaços e papel. 05. Um estuante ispõe e um kit com quatro placas metálicas carregaas eletricamente. Ele observa que, quano aproximaas sem entrar em contato, as placas A e C se atraem, as placas A e B se repelem, e as placas C e D se repelem. Se a placa D possui carga elétrica negativa, ele conclui que as placas A e B são, respectivamente, a) positiva e positiva. b) positiva e negativa. c) negativa e positiva. ) negativa e negativa. e) neutra e neutra. www.cursosimbios.com.br 1
06. Quatro esferas conutoras iênticas, 1,, e 4, estão isolaas umas as outras. Inicialmente, 1 está com carga Q e as outras estão neutras. Em seguia, faz-se o contato entre as esferas 1 e ; após, realiza-se o contato entre as esferas 1 e e finalmente entre 1 e 4. Após caa contato, as esferas são separaas. Poe-se afirmar que as cargas elétricas as esferas após os contatos são: a) q 1 = Q/8, q = Q/, q = Q/4, q 4 = Q/8 b) q 1 = Q/8, q = Q/6, q = Q/4, q 4 = Q/ c) q 1 = Q/, q = Q/4, q = Q/6, q 4 = Q/8 ) q 1 = Q/, q = Q/4, q = Q/, q 4 = Q/ e) q 1 = Q/8, q = Q/8, q = Q/8, q 4 = Q/8 07. Duas pequenas esferas iênticas A e B têm cargas respectivamente Q A = -14. 10 6 e Q B = 50. 10 6 C. As uas são colocaas em contato e após atingio o equilíbrio eletrostático são separaas. Lembrano-se que a carga e um elétron é 1,6. 10 1 C, é correto afirmar que, após atingio o equilíbrio, a). 10 14 prótons terão passao e A para B. b) 1,6. 10 1 prótons terão passao e A para B. c). 10 14 elétrons terão passao e A para B. ) 1,6. 10 1 elétrons terão passao e A para B. e). 10 14 elétrons terão passao e B para A. 08. A mão a garota a figura toca a esfera eletrizaa e uma máquina eletrostática conhecia como geraor e Van e Graaf. a) será atraía pela placa eletrizaa positivamente. b) não será atraía por nenhuma as uas placas. c) sofrerá um alongamento vertical. ) sofrerá uma iminuição e seu tamanho. e) será atraía pela placa eletrizaa negativamente. 11. A atração e a repulsão entre partículas carregaas têm inúmeras aplicações inustriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto e partículas carregaas, nos vértices e um quarao e lao a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro esse quarao. Na situação apresentaa, o vetor que melhor representa a força resultante agino sobre a carga A se encontra na figura a) A respeito o escrito são feitas as seguintes afirmações: I. Os fios e cabelo a garota aquirem cargas elétricas e mesmo sinal e por isso se repelem. II. O clima seco facilita a ocorrência o fenômeno observao no cabelo a garota. III. A garota conseguiria o mesmo efeito em seu cabelo, se na figura sua mão apenas se aproximasse a esfera e metal sem tocá-la. Está correto o que se lê em a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. ) II e III, apenas. e) I, II e III. b) c) 0. Em certos ias o ano, frequentemente tomamos pequenos "choques" ao fecharmos a porta o carro ou ao cumprimentarmos um colega com um simples aperto e mãos. Em quais circunstâncias é mais provável que ocorram essas escargas elétricas? a) Em ias muito quentes e úmios, porque o ar se torna conutor. b) Em ias secos, pois o ar seco é bom isolante e os corpos se eletrizam mais facilmente. c) Em ias frios e chuvosos, pois a água a chuva é ótima conutora e eletriciae. ) A umiae o ar não influi nos fenômenos a eletrostática, logo essas escargas poerão ocorrer a qualquer momento. 10. Uma vela acesa é colocaa entre uas placas próximas e eletrizaas com cargas elétricas e sinais contrários, conforme mostra a figura. Supono o sistema isolao e forças externas, poese afirmar que a chama a vela. ) 1. Em 01 foi comemorao o centenário a escoberta os raios cósmicos, que são partículas provenientes o espaço. a) Os neutrinos são partículas que atingem a Terra, provenientes em sua maioria o Sol. Sabeno-se que a istância o Sol à Terra é igual a 1,5 10 11 m, e consierano a velociae os neutrinos igual a,0 10 8 m/s, calcule o tempo e viagem e um neutrino solar até a Terra. www.cursosimbios.com.br
b) As partículas ionizam o ar e um instrumento usao para meir esta ionização é o eletroscópio. Ele consiste em uas hastes metálicas que se repelem quano carregaas. De forma simplificaa, as hastes poem ser trataas como ois pênulos simples e mesma massa m e mesma carga q localizaas nas suas extremiaes. O móulo a força elétrica entre as cargas é ao por = q F k seno k = N m /C. Para a situação ilustraa e, na figura abaixo, qual é a carga q, se m = 0,004 g? 14. O gráfico mostra como varia a força e repulsão entre uas cargas elétricas, iênticas e puntiformes, em função a istância entre elas. Consierano a constante eletrostática o meio como k = N m C, etermine: a) o valor a força F. b) a intensiae as cargas elétricas. 15. Um pênulo elétrico e comprimento R e massa m = 0, kg, eletrizao com carga Q positiva, é repelio por outra carga igual, fixa no ponto A. A figura mostra a posição e equilíbrio o pênulo. 1. Dao: g = 10 m/s Um os granes problemas ambientais ecorrentes o aumento a proução inustrial munial é o aumento a poluição atmosférica. A fumaça, resultante a queima e combustíveis fósseis como carvão ou óleo, carrega partículas sólias quase microscópicas conteno, por exemplo, carbono, grane causaor e ificulaes respiratórias. Faz-se então necessária a remoção estas partículas a fumaça, antes e ela chegar à atmosfera. Um ispositivo iealizao para esse fim está esquematizao na figura abaixo. Assinale a alternativa correta. Qual é o móulo as cargas? a) 7 60.10 C b) 1 60 10 C c) 6 10 C ) 40 10 C e) 7 4.10 C 16. O que acontece com a força entre uas cargas elétricas (+Q) e ( q) colocaas a uma istância () se muarmos a carga (+ Q) por (+ 4Q), a carga ( q) por (+q) e a istância () por ()? a) Mantém seu móulo e passa a ser atrativa. b) Mantém seu móulo e passa a ser repulsiva. c) Tem seu móulo obrao e passa a ser repulsiva. ) Tem seu móulo triplicao e passa a ser repulsiva. e) Tem seu móulo triplicao e passa a ser atrativa. A fumaça poluía, ao passar pela grae metálica negativamente carregaa, é ionizaa e posteriormente atraía pelas placas coletoras positivamente carregaas. O ar emergente fica até % livre e poluentes. A filtragem o ar iealizaa neste ispositivo é um processo funamentalmente baseao na a) eletriciae estática. b) conservação a carga elétrica. c) conservação a energia. ) força eletromotriz. e) conservação a massa. 17. O fato e os núcleos atômicos serem formaos por prótons e nêutrons suscita a questão a coesão nuclear, uma vez que os prótons, que têm carga positiva q = 1,6 10 1 C, se repelem através a força eletrostática. Em 15, H. Yukawa propôs uma teoria para a força nuclear forte, que age a curtas istâncias e mantém os núcleos coesos. a) Consiere que o móulo a força nuclear forte entre ois prótons FN é igual a vinte vezes o móulo a força eletrostática entre eles FE, ou seja, FN = 0 FE. O móulo a força eletrostática entre ois prótons separaos por uma istância é ao por FE = K(q / ), one K =,0 10 Nm /C. Obtenha o móulo a força nuclear forte FN entre os ois prótons, quano separaos por uma istância = 1,6 10 15 m, que é uma istância típica entre prótons no núcleo. b) As forças nucleares são muito maiores que as forças que aceleram as partículas em granes aceleraores como o LHC. Num primeiro estágio e aceleraor, partículas carregaas eslocam-se sob a ação e um campo elétrico aplicao na ireção o movimento. Sabeno que um campo elétrico e móulo E =,0 10 5 = N/C age sobre um próton num aceleraor, calcule a força eletrostática que atua no próton. www.cursosimbios.com.br
18. Duas pequenas esferas estão, inicialmente, neutras eletricamente. De uma as esferas são retiraos 5,0 10 14 elétrons que são transferios para a outra esfera. Após essa operação, as uas esferas são afastaas e 8,0 cm, no vácuo Daos: carga elementar e = 1,6 10 1 C constante eletrostática no vácuo k 0 =,0 10 N.m /C A força e interação elétrica entre as esferas será e a) atração e intensiae 7, 10 5 N. b) atração e intensiae,0 10 N. c) atração e intensiae 6,4 10 N. ) repulsão e intensiae 7, 10 N. e) repulsão e intensiae,0 10 N. 1. A força e interação entre uas cargas puntiformes Q 1 e Q afastaas e uma istância entre si, no vácuo, é aa pela Lei e Coulomb: F = k 0 (Q 1 Q / ) na qual k 0 é uma constante e valor 10 Nm /C. As cargas Q 1 = Q e Q = Q se repelem no vácuo com força e 0,6N quano afastaas e m. O valor e Q, em C, é a) 1 10 6 b) 10 10 6 c) 8 10 6 ) 6 10 6 e) 4 10 6 0. Assinale a alternativa que apresenta o que as forças aas pela Lei a Gravitação Universal e Newton e pela Lei e Coulomb têm em comum. a) Ambas variam com a massa as partículas que interagem. b) Ambas variam com a carga elétrica as partículas que interagem. c) Ambas variam com o meio em que as partículas interagem. ) Ambas variam com o inverso o quarao a istância entre as partículas que interagem. e) Ambas poem ser tanto e atração como e repulsão entre as partículas que interagem. [04] Correta. Na eletrização por atrito, os corpos aquirem cargas e mesmo móulo e e sinais opostos. [08] Correta. Couro e teflon estão mais istantes na série triboelétrica. [16] Incorreta. Os ois bastões e viro atritaos com pele e gato aquirirão carga positivas, repelino-se quano aproximaos. [] Incorreta. São o mesmo material. 04. [E] Na eletrização por atrito ocorre transferência e elétrons e um corpo para o outro, ficano ambos eletrizaos com cargas e sinais opostos. 05. [A] Dao: D possui carga negativa. C e D se repelem: C possui carga negativa. A e C se atraem: A possui carga positiva. A e B se repelem: B possui carga positiva. 06. [A] 07. [C] 08. [B] 0. [B] 10. [E] 11. [D] A figura mostra as forças atrativas e repulsivas agino sobre a carga A, bem como a resultante essas forças. GABARITO 01. Como a esfera A foi conectaa com a terra ela se escarregou. Ao ter contato com a esfera B a carga esta esfera irá istribuir-se igualmente pelas uas. ( ) ( ) ( ) QB inicial 8 QA = Q final B = = = 4μC. final 0. 01 + 04 = 05 [01] Correta. Quano os números e prótons e elétrons estão equilibraos o campo elétrico resultante é nulo. [0] Incorreta. Corpo eletricamente neutro é aquele que tem o número e prótons igual ao número e elétrons. [04] Correta. Está eletrizao se o número e prótons for iferente o número e elétrons. [08] Incorreta. Na eletrização por atrito, os corpos aquirem cargas e sinais opostos. 1. a) Como ΔS V =, teremos: Δt 11 S 8 1, 5 x10 V = Δ,0x10 Δt 0,5x10 s Δt = Δt = Resposta: Δ t = 5,0x10 s b) T + mg + Fe = 0 0. 0 + 04 + 08 = 14. [01] Incorreta. A pele e coelho atritaa com teflon ficará positiva porque ceerá elétrons ao teflon. [0] Correta. Fe Fe O viro ficará com carga positiva e o papel com carga Tg45 = 1 = Fe = mg mg mg negativa, portanto, quano aproximaos, irão se atrair. www.cursosimbios.com.br 4
Como q F = k : e q Fe = mg k = mg De acoro com o enunciao: k = N m /C = cm = x10 m m = 0,004 g = 4x10-6 kg g = 10 m/s Na Figura : F mg tgθ tg θ = F = P tg θ = mg tg θ Q = P k 4 0, 10 0,75 6 10 14 Q = = 60 10 Q = 60 10 C. 16. [D] As figuras representam as uas situações. Substituino os valores: q x10.q 6 18 k = mg = 4x10.10 q = 4x10 (x10 ) Resposta: q =,0x10 C 1. [A] O ispositivo mostrao emonstra a eletrização a Lei e Coulomb, objetos o estuo a Eletrostática. 14. a) Aplicano a lei e Coulomb aos pontos mostraos no gráfico: F = ( 0,) F ( 0,1) F = = ( 0,) k Q = ( 0,1) F ( 0,1) F 1 = = ( 0,) F = 1 10 N. b) Aplicano novamente a lei e Coulomb: F F = = F Q = k 6 Q = 0,1 = 0,1 10 4 Q = 1 10 C. Na primeira situação, as forças são atrativas e têm intensiae: k Q q F =. (I) Na seguna situação, as forças são repulsivas e têm intensiae: F = k 4Q q 1 k Q q ( ) = = k Q q. (II) 4 Comparano as expressões (I) e (II), concluímos que F = F, e que as forças passam e atrativas para repulsivas. 17. F N = 0.F E = 0.K.q / = 0..10.(1,6.10 1 ) /1,6.10 15 ) = 180.10.10 8 = 1800 N = 1,8.10 N 18. [B] 1. [B] 0. [D] F = q.e = 1,6.10 1..10 6 =,.10 1 N 15. [A] A Figura 1 mostra a forças que agem sobre a esfera colocaa em B. Como há equilíbrio, essas forças evem formar um triângulo, como mostra a Figura. Suponhamos que essas esferas estejam no vácuo, one a constante eletrostática é k = N.m /C. Dao: = 6 cm = 6 10 m. Na Figura 1: 6 tgθ= = = 0,75. 8 4 www.cursosimbios.com.br 5