Centro Universitário de Patos de MinasEngenharia Civil – 4º Período – 2015/2Exercícios Avaliativos 1 – Física 3

Quantização e Conservação da Carga Elétrica, Lei de Coulomb, Campo Elétricoe Lei de Gauss.Prof. Geraldo M. C. Batista

1 – Considere quatro esferas idênticas A, B, C e D. A esfera A está inicialmente neutro e as esferas B, C e D têm cargas, respectivamente iguais a 12 μC, – 8 μC e 4 μC. Calcule o número de elétrons ou prótons na esfera A após ela tocar sucessivamente as esferas B, C e D.

2 – Uma esfera condutora de raio igual a 1,6 cm, inicialmente neutra, tem massa igual a 2,13225 g quando medida numa balança eletrônica digital de grande precisão. Qual a menor quantidade de elétrons que seria necessário fornecer a esta esfera para que a balança pudesse registrar o respectivo acréscimo de massa?Desprezar eventuais interações elétricas com outros corpos.

3 – Calcule a carga positiva existente em 1 kg de sal de cozinha (NaCl), sabendo que que o peso molar do NaCl é igual a 58,44 g/mol.

4 – A força de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes, que estão a 20 cm uma da outra, é 30 N. Qual deve ser a distância entre as cargas para que a força de repulsão aumente para 60 N?

5 – As cargas q1 e q2 se encontram sobre o eixo x nos pontos x = 0 e x = 2a, respectivamente. (a) Qual deve ser a relação entre q1 e q2 para que a força eletrostática resultante sobre uma carga + Q, colocada no ponto x = a/2, seja nula? (b) Repita o item (a) com a carga + Q colocada no ponto x = 3a/2.

6 – Três pequenas partículas M, N e P, eletrizadas com cargas iguais, estão fixas nas posições indicadas na figura a seguir. A força de interação elétrica entre as partículas N e P tem intensidade 40 N. Nessas condições, calcule a força elétrica resultante sobre a partícula M.

7 – As cargas puntiformes q1 = 20 C e q2 = - 64 C estão fixas, respectivamente, nos pontos A e B. Determine o vetor campo elétrico resultante (módulo, direção e sentido) no ponto P.

8 – Um pêndulo simples, cuja extremidade inferior é composta por um corpo de massa "m" e carga elétrica positiva "q", está imerso em um campo elétrico uniforme de intensidade "E", conforme a ilustração a seguir. Considere como "g" o módulo da aceleração da gravidade local.a) Represente, em uma figura abaixo, todas as forças que atuam sobre o corpo de massa "m".b) Expresse, em termos das grandezas "m", "q", "E" e "g", o ângulo correspondente à situação de equilíbrio acima.

9 – A uma distância d uma da outra, encontram-se duas esferinhas metálicas idênticas, de dimensões desprezíveis, com cargas – Q e + 9Q. Elas são postas em contato e, em seguida, colocadas à distância 2d. Calcule a razão entre os módulos das forças que atuam APÓS o contato e ANTES do contato.

10 – As cargas elétricas puntiformes Q1 e Q2, posicionadas em pontos fixos conforme o esquema a seguir, mantêm, em equilíbrio, a carga elétrica puntiforme q alinhada com as duas primeiras. De acordo com as indicações do esquema, Calcule o módulo da razão Q1/Q2.

11 – Duas cargas puntiformes Q1 = 4q e Q2 = – 25q estão separadas de 210 cm. Determine a localização do ponto sobre a reta que une as cargas no qual se deve colocar uma terceira carga Q afim de que a força resultante sobre ela seja nula.

12 – Uma partícula carregada com carga q e massa 4 g está em equilíbrio num campo elétrico uniforme de módulo 50 N/C gerado por duas placas planas paralelas horizontais como indicado na figura. Adote g = 10 m/s2. Determine:a) O sinal da carga q. Justifique.b) O módulo da carga q.c) O número de partículas (prótons ou elétrons) em excesso na esfera.

13 – Um corpúsculo fixo em A, eletrizado com carga elétrica 5 µC, equilibra no vácuo o corpúsculo B eletrizado com carga - 4 µC, como mostra a figura. Se g = 10m/s2 e k = 9x109 N.m2/C2, calcule a massa do corpúsculo B é:

14 – Uma esfera oca tem raio interno R1 e externo R2. Na cavidade da esfera há uma carga líquida – Q e na superfície externa há uma carga líquida + 3Q, como mostra a figura do problema. Calcule o módulo do campo elétrico:a) a uma distância r do centro da esfera com 0 < r < R1. b) a uma distância r do centro da esfera com r > R2.