O
4 Conjunto
F22
Esta prova contém
Manhã
5
A
23/09/2010
questões.
INSTRUÇÕES:

Verifique se sua prova está completa.

Preencha corretamente todos os dados solicitados no cabeçalho.

Resoluções e respostas somente a tinta, azul ou preta.

Utilize os espaços determinados para respostas, não ultrapassando seus limites.

Evite rasuras e o uso de corretivos.

Resoluções com rasuras ou corretivo não serão revisadas.

Resoluções e respostas que estiverem a lápis não serão corrigidas.

Boa prova!
1. A figura a seguir representa um campo elétrico uniforme (linhas cheias). A
intensidade do campo está indicada assim como uma escala de distância nos eixos
vertical e horizontal. Considere que não há campo gravitacional.
E = 120 N/C
30 cm
A
B
D
20 cm
30 cm
20 cm
10 cm
C
0
0
10 cm
Uma partícula com carga elétrica positiva de 4 · 10-6 C foi abandonada em repouso
no interior deste campo, no ponto A indicado. Determine:
a)[1,0 ponto] a força elétrica que atua sobre a partícula.
0,0
0,5
0,8
1,0
b)[1,0 ponto] em Volts, as d.d.p.’s UAB e UAC entre os pontos A e B, e A e C,
respectivamente.
0,0
0,5
0,8
1,0
c)[1,0 ponto] a energia cinética, em unidade S.I., que a partícula apresentará quando
passar pelo ponto D.
0,0
0,5
0,8
1,0
2.[2,0 pontos] A figura a seguir mostra três pequenos cilindros carregados
eletricamente que são atravessados por uma barra rígida e isolante. Os cilindros A e
C permanecem fixos na barra, enquanto o cilindro B pode deslizar livremente. As
intensidades das cargas elétricas dos cilindros são desconhecidas. A figura mostra o
sinal da carga de cada um.
A
B
C
FIXO
livre
FIXO
A respeito dessa situação foram feitas algumas afirmações. Assinale verdadeiro (V)
ou falso (F).
I. (
) Independente das intensidades das cargas de A e C, o cilindro B terá
um ponto de equilíbrio entre eles.
II. (
) Independente das intensidades das cargas de A e C, o ponto de
equilíbrio do cilindro B é no ponto médio entre A e C.
III. (
) Se o cilindro B for retirado do seu ponto de equilíbrio, ele passará a
oscilar em torno deste ponto.
IV. (
) É possível que os três cilindros permanecessem em equilíbrio mesmo
que A e C não estivessem fixos na barra.
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
3.[1,0 ponto] Numa primeira experiência, uma partícula P eletricamente positiva
abandonada em repouso num campo elétrico uniforme ascendente de intensidade E,
sobe com aceleração de mesma intensidade que a gravidade local g. Numa segunda
a experiência, a mesma partícula P foi abandonada em repouso num campo elétrico
uniforme de mesma intensidade E, porém horizontal, observou-se que P realizou
uma trajetória retilínea acelerada na diagonal percorrendo uma distância L.
Determine em função de g e L a velocidade final da partícula na segunda
experiência.
0,0
0,5
1,0
Texto para as questões 4 e 5.
Eletricidade na atmosfera
Num dia comum, de atmosfera calma, a partir
da superfície terrestre, nas proximidades desta
e no sentido ascendente, o potencial elétrico
aumenta na razão de aproximadamente 100 V
por metro. Este fato nos permite concluir que
existe um campo elétrico produzido pela Terra
de intensidade E=100 V/m, orientado para
baixo. 0 vetor campo elétrico voltado para a
superfície terrestre significa que nesta se
distribuem cargas elétricas negativas.
A presença de uma pessoa modifica a
distribuição das superfícies eqüipotenciais
conforme mostra a figura. O corpo humano é
um condutor relativamente bom de tal modo que
ele e a superfície terrestre formam uma
superfície eqüipotencial. Assim, se a altura da
pessoa for 1,80 m entre seus cabelos a seus
pés, não existirá uma ddp de 180 V como se
poderia imaginar.
Devido à existência de radiações de materiais radioativos, radiação ultravioleta e raios cósmicos, a
atmosfera apresenta íons positivos e negativos.
O campo elétrico terrestre movimenta estes íons. Os íons positivos deslocam se no sentido do campo
a atingem a superfície terrestre, na razão aproximadamente de 1800 C por segundo. A carga da Terra,
sendo negativa e avaliada em 580000 C, com a chegada de 1800 C/s (1800 A), se neutralizaria em
poucos minutos. Mas existe uma outra fonte de cargas negativas que atingem a Terra, mantendo sua
carga negativa: são os temporais violentos com seus raios.
Estimativas mostram que caem cerca de 100 raios por segundo no planeta, transportando
aproximadamente 1800 C/s.
4.[2,0 pontos] Com base no texto, íons positivos e negativos presentes na atmosfera
estão em movimento graças ao campo elétrico terrestre. Determine o trabalho da
força elétrica devido a este campo sobre um íon positivo de carga 1,6 · 10-19 C (a
carga elementar) que percorre 3 metros antes de atingir a superfície da Terra.
0,0
0,5
1,0
1,5
1,8
2,0
5.[2,0 ponto] Se não fosse a ocorrência de tempestades, a Terra teria sua carga
neutralizada em poucos minutos. Com base no texto, determine este tempo em
minutos.
0,0
0,5
1,0
1,5
1,8
2,0