LISTA DE EXERCÍCIOS Goiânia, ____ de ___________ de 2014 Série: 3º ano e Semi Turma: _____ Aluno(a):______________________________________________________________ Disciplina: Física Professor: Jean Carlo e-mail: [email protected] 01 - (UDESC/2013) Duas esferas idênticas, A e B, feitas de material condutor, apresentam as cargas 3e e 5e , e são colocadas em contato. Após o equilíbrio, a esfera A é colocada em contato com outra esfera idêntica C, a qual possui carga elétrica de 3e . Assinale a alternativa que contém o valor da carga elétrica final da esfera A. a) b) c) d) e) 2e 1e 1e 2e 0e 02 - (UFSC/2013) A eletricidade estática gerada por atrito é fenômeno comum no cotidiano. Pode ser observada ao pentearmos o cabelo em um dia seco, ao retirarmos um casaco de lã ou até mesmo ao caminharmos sobre um tapete. Ela ocorre porque o atrito entre materiais gera desequilíbrio entre o número de prótons e elétrons de cada material, tornando-os carregados positivamente ou negativamente. Uma maneira de identificar qual tipo de carga um material adquire quando atritado com outro é consultando uma lista elaborada experimentalmente, chamada série triboelétrica, como a mostrada abaixo. A lista está ordenada de tal forma que qualquer material adquire carga positiva quando atritado com os materiais que o seguem. 04. Em processo de eletrização por atrito entre vidro e papel, o vidro adquire carga de + 5 unidades de carga, então o papel adquire carga de – 5 unidades de carga. 08. Atritar couro e teflon irá produzir mais eletricidade estática do que atritar couro e pele de coelho. 16. Dois bastões de vidro aproximados depois de atritados com pele de gato irão se atrair. 32. Um bastão de madeira atritado com outro bastão de madeira ficará eletrizado. 03 - (UFPE/2013) Duas esferas metálicas iguais, A e B, estão carregadas com cargas QA = +76C e QB = +98 C, respectivamente. Inicialmente, a esfera A é conectada momentaneamente ao solo através de um fio metálico. Em seguida, as esferas são postas em contato momentaneamente. Calcule a carga final da esfera B, em C. 04 - (FUVEST SP) A lei de conservação da carga elétrica pode ser enunciada como segue: a) A soma algébrica dos valores das cargas positivas e negativas em um sistema isolado é constante. b) Um objeto eletrizado positivamente ganha elétrons ao ser aterrado. c) A carga elétrica de um corpo eletrizado é igual a um número inteiro multiplicado pela carga do elétron. d) O número de átomos existentes no universo é constante. e) As cargas elétricas do próton e do elétron são, em módulo, iguais. 05 - (UESPI) Uma pequena esfera condutora A, no vácuo, possui inicialmente carga elétrica Q. Ela é posta em contato com outra esfera, idêntica a ela porém neutra, e ambas são separadas após o equilíbrio eletrostático ter sido atingido. Esse procedimento é repetido mais 10 vezes, envolvendo outras 10 esferas idênticas à esfera A, todas inicialmente neutras. Ao final, a carga da esfera A é igual a: a) b) c) d) e) Com base na lista triboelétrica, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S). Q/29 Q/210 Q/211 Q/10 Q/11 06 - (FATEC SP) 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. 01. A pele de coelho atritada com teflon ficará carregada positivamente, pois receberá prótons do teflon. 02. Uma vez eletrizados por atrito, vidro e seda quando aproximados irão se atrair. Av. Ipanema Qd.12 Lt.36 - Cep: 74.343-010 - Jardim Atlântico Goiânia/Goiás - Fone: 3088-0088 – www.colegiopodium.com.br RESPONSABILIDADE AMBIENTAL – Nossos papéis são de florestas 100% plantadas e renováveis -1- 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 1,6 10-19 C , o número total de elétrons que, nessas duas operações, passam de uma esfera a outra é a) 1,0 1013 b) 2,0 1013 c) 3,0 1013 d) 4,0 1013 e) 8,0 1013 10 - (Fac. Direito de Sorocaba SP/2013) Duas cargas puntiformes Q1 e Q2 de mesmo sinal estão situadas a uma distância x entre si, conforme mostra a figura a seguir: 07 - (UFGD) Em três esferas de isopor eletricamente isoladas (X, Y e Z) e dependuradas por fios isolantes, observa-se que, quando se aproxima a esfera X da esfera Y, há uma repulsão entre elas e, quando se aproxima a esfera X da esfera Z, há uma atração entre elas. Das possibilidades da tabela abaixo, quais são as compatíveis com as observações feitas? a) b) c) d) e) Possibilidades X Y Z 1ª 2ª 3ª Zero 4ª 5ª A 1ª e a 3ª. A 2ª e a 3ª. A 2ª e a 4ª. A 1ª e a 4ª. A 3ª e a 5ª. 08 - (MACK SP) Três pequenas esferas de cobre, idênticas, são utilizadas numa experiência de Eletrostática. A primeira, denominada A, está inicialmente eletrizada com carga QA = +2,40 nC; a segunda, denominada B, não está eletrizada, e a terceira, denominada C, está inicialmente eletrizada com carga QC = –4,80 nC. Num dado instante, são colocadas em contato entre si as esferas A e B. Após atingido o equilíbrio eletrostático, A e B são separadas uma da outra e, então, são postas em contato as esferas B e C. Ao se atingir o equilíbrio eletrostático entre B e C, a esfera C: Dado: Carga do elétron = –1,60 10–19 C a) b) c) d) e) perdeu a carga elétrica equivalente a 1,125 1010 elétrons. perdeu a carga elétrica equivalente a 1,875 1010 elétrons. ganhou a carga elétrica equivalente a 1,125 1010 elétrons. ganhou a carga elétrica equivalente a 1,875 1010 elétrons. manteve sua carga elétrica inalterada. 09 - (MACK SP/2013) Em um determinado instante, dois corpos de pequenas dimensões estão eletricamente neutros e localizados no ar. Por certo processo de eletrização, cerca de 5 · 10 13 elétrons “passaram” de um corpo a outro. Feito isto, ao serem afastados entre si de uma distância de 1,0 cm, haverá entre eles Dados: Constanteeletrostática do ar Carga elementar K 0 9 109 N m2 / C2 a) b) uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 7,2 · 10 5 kN. c) uma interação eletrostática mútua desprezível, impossível de ser determinada. d) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 7,2 · 10 5 kN. e) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN. e 1,6 1019 C uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN. De acordo com a Lei de Coulomb, se a distância x for dobrada, a nova interação entre as cargas Q1 e Q2 será de a) b) c) d) e) repulsão, com valor duas vezes menor que a inicial. repulsão, com valor duas vezes maior que a inicial. atração, com valor quatro vezes menor que a inicial. repulsão, com valor quatro vezes menor que a inicial. atração, com valor dezesseis vezes menor que a inicial. 11 - (UNISA SP/2013) Duas esferas condutoras e idênticas, cada uma com 100 gramas, estão suspensas por fios isolantes inextensíveis, de comprimentos iguais a 50 cm e de massas desprezíveis. Certa quantidade de carga elétrica é transferida às esferas, de modo que elas se repelem 60 cm uma da outra, conforme figura. Sendo o raio de cada esfera desprezível comparado com a distância que as separam e a aceleração da gravidade igual a 10 m/s2, a força de repulsão elétrica entre elas, em newtons, é igual a a) b) c) d) e) 1,00. 1,25. 0,35. 0,75. 0,25. 12 - (UDESC/2012) Duas cargas puntiformes +4q e +q estão dispostas ao longo de uma linha reta horizontal e separadas por uma distância d. Em que posição x, ao longo da linha horizontal, e em relação à carga +4q, deve-se localizar uma terceira carga +q a fim de que esta adquira uma aceleração nula? a) b) c) d) e) 2d / 3 3d / 2 5d / 4 d/3 3d / 4 13 - (MACK SP/2012) Av. Ipanema Qd.12 Lt.36 - Cep: 74.343-010 - Jardim Atlântico Goiânia/Goiás Fone: 3088-0088 – www.colegiopodium.com.br RESPONSABILIDADE AMBIENTAL – Nossos papéis são de florestas 100% plantadas e renováveis -2- Nos pontos F e G da figura abaixo, fixamos corpúsculos, de dimensões desprezíveis, eletrizados com cargas elétricas +Q e +4Q, respectivamente. O ponto, no qual uma carga de prova –q, ao ser abandonada, ficará em equilíbrio, é a) b) c) d) e) c) d) e) 3/5; 4/5; 1. 16 - (ASCES PE/2012) Na figura a seguir, as cargas pontuais positivas Q1, Q2 e Q3 encontram-se fixas no vácuo. A carga pontual negativa Q4 está em equilíbrio apenas sob a ação das forças gravitacional e eletrostática. A força eletrostática que a carga Q1 exerce na carga Q4 tem módulo 20 N. Se L = 2D e Q3 = 3Q1, o peso da carga Q4 é igual a: A B C D E 14 - (UFU MG/2012) Nos vértices A, B e C de um quadrado cuja diagonal mede 3 2 m , estão três cargas elétricas positivas puntiformes de intensidades Qa = 1 10–5C; Qb = 3 10–4C e QC = 9 10–4C. O valor de K é 9 109 Nm2/C2. O valor da força elétrica resultante na carga A é de a) b) c) d) 12N 3 10N 9 10N 0N a) b) c) d) 15 N 20 N 120 N 240 N e) 360 N 17 - (ITA SP) Considere uma balança de braços desiguais, de comprimentos 1 e 2, 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. Considere as cargas como pontuais e desprezível a massa do prato da direita, o valor de q para equilibrar a massa m é dado por 15 - (ESCS DF/2012) Em três dos quatro vértices de um quadrado de lado a estão fixas partículas carregadas como indica a Figura I, que apresenta também as posições iniciais e os valores das cargas dessas partículas. Seja F1 o módulo da força eletrostática resultante sobre a partícula de carga q. Suponha agora que essa partícula seja deslocada até o centro do quadrado e permaneça fixa nesse ponto, como ilustra a Figura II. Seja F2 a força eletrostática resultante sobre ela nessa situação. a) b) c) d) –mg2d2/(k0Q1) –8mg2d2/(k0Q1) –4mg2d2/(3k0Q1) –2mg2d2/( 3 k0Q1) e) –8mg2d2/( 3 3 k0Q1) 18 - (UESPI) Três pequenas esferas idênticas e de raios desprezíveis, carregadas positivamente com carga Q, cada uma, encontramse em equilíbrio no vácuo, de acordo com o arranjo da figura. As esferas B e C estão fixas a uma distância de 10 cm da esfera A. Sobre a esfera A, atuam apenas a sua força peso, de módulo 0,9 N, e as forças eletrostáticas. Sabendo que a constante elétrica no vácuo vale 9 x 109 Nm2 /C2 , que sen(30º) = 1/2 e que cos(30º ) 3 , o valor de Q, em coulombs, é igual a: 2 A razão F2 / F1 é igual a: a) b) 0; 2/5; Av. Ipanema Qd.12 Lt.36 - Cep: 74.343-010 - Jardim Atlântico Goiânia/Goiás Fone: 3088-0088 – www.colegiopodium.com.br RESPONSABILIDADE AMBIENTAL – Nossos papéis são de florestas 100% plantadas e renováveis -3- atração entre as duas cargas, pendura-se um bloco de massa M a 25 cm do pivô do lado oposto ao das cargas. Considere a constante eletrostática no vácuo K 9 109 N m 2 /C2 . a) b) c) d) e) 10−6 10−1 1 10 103 Para o sistema permanecer em equilíbrio, a massa M do bloco vale em kg 19 - (UFU MG) Duas cargas elétricas, que se encontram separadas por uma distância d em um determinado meio 1, interagem entre si com uma força elétrica F. Quando essas cargas elétricas, à mesma distância d, são introduzidas em um meio 2, elas passam a se interagir com o dobro da força anterior (2F). E, quando essas mesmas cargas, à mesma distância d, são introduzidas em um meio 3, elas interagem-se com a metade da força inicial (F/2). a) b) c) d) e) 5,4 10–3 3,2 103 4,5 10–2 2,3 102 9,0 10-2 GABARITO: 1) Gab: C 2) Gab: 14 Permissidade Elétrica do meio (C 2 /N.m 2 ) Subs t ânc ia ε Vácuo 1,0 Parafina 2,2 Óleo 4,4 Vidro 8,8 3) Gab: 49 4) Gab: A 5) Gab: C 6) Gab: C 7) Gab: D 8) Gab: B Utilizando a tabela acima que fornece a permissividade elétrica desses meios , relativamente ao vácuo, verifica-se que as substâncias que compõem esses meios (meio 1, meio 2 e meio 3) podem ser, respectivamente, a) b) c) d) vidro, parafina e óleo. parafina, vidro e óleo. óleo, parafina e vidro. óleo, vidro e parafina. TEXTO: 1 - Comum à questão: 20 Esta prova tem por finalidade verificar seus conhecimentos sobre as leis que regem a natureza. Interprete as questões do modo mais simples e usual. Não considere complicações adicionais por fatores não enunciados. Em caso de respostas numéricas, admita exatidão com um desvio inferior a 5 %. A aceleração da gravidade será considerada como g = 10 m/s². 20 - (UPE) A figura a seguir representa uma régua rígida com 1,0 m de comprimento e massa desprezível, pivotada em seu centro. Uma carga elétrica q1 5 10-7 C é fixada sobre uma das extremidades da régua. Uma segunda carga elétrica q 2 de mesmo módulo e sinal oposto a de q1 é fixada a uma distância d = 10 cm diretamente abaixo de q1. Para contrabalançar a 9) Gab: E 10) Gab: D 11) Gab: D 12) Gab: A 13) Gab: B 14) Gab: B 15) Gab: B 16) Gab: A 17) Gab: E 18) Gab: A 19) Gab: C 20) Gab: C Av. Ipanema Qd.12 Lt.36 - Cep: 74.343-010 - Jardim Atlântico Goiânia/Goiás Fone: 3088-0088 – www.colegiopodium.com.br RESPONSABILIDADE AMBIENTAL – Nossos papéis são de florestas 100% plantadas e renováveis -4-