Correção prova cumulativa

Terceiros anos

Questão 1• Três cargas elétricas

puntiformes e idênticas, Q1, Q2 e Q3 são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura abaixo:  Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por Q1 sobre Q2 é de 4,0 x 10–5 N, qual é o módulo da força elétrica resultante sobre Q2?

• A - (  ) 4,0 x 10–5 N.• B - (  ) 8,0 x 10–5 N.• C - (  )1,2 x 10–4 N.• D - (  ) 1,6 x 10–4 N.• E - (  ) 2,0 x 10–4 N.

Resolução

LETRAC

NF

NF

Fd

QQKF

Parte

CQQC

QQ

QQ

d

QQKF

total4555

58

817921

1721

1714

959

5

9

5

21

219521

10.2,110.1210.410.840,15

10.840,1510.15840

)0025,0(

10.6.39

)²05,0(

10.44,410.9

²

2

10.44,410.44,410.00444,0

10.00444,010.9

10.04,0

10.9

)²1,0.(10.4

)²1,0(10.910.4

²

Questão 2• Pesquisas mostram que mais de 90% dos raios que

atingem o solo são cargas negativas que partem de nuvens, conforme a figura a seguir:  Considere a diferença de potencial elétrico entre a distribuição de cargas negativas na base da nuvem e o solo como sendo da ordem de 106 V. De modo simplificado, considere uma altura de 2 km entre a base da nuvem e a terra. A melhor aproximação para o módulo do vetor campo elétrico entre a nuvem e o solo, em V/m, é:

• A - (  ) 5 . 102B - (  ) 5 . 106 C - (  ) 0,5 . 106D - (  ) 0,5 . 107

Resolução

LetraA

mVEE

EKm

Ed

UEdEU

/²10.510.0005,0

2000

10.1

2

10.

6

6612

12

Questão 3

• A figura abaixo mostra as linhas de força, em uma região de campo elétrico uniforme E. A diferença de potencial entre os pontos A e B, distantes entre si 30 cm, é U = 6,0 V. Determine a intensidade de força elétrica sobre um elétron, que se encontra no ponto A.  

• A - (  ) 1,0 x 10–18 N• B - (  ) 1,6 x 10–18 N• C - (  ) 2,4 x 10–18 N • D - (  ) 3,2 x 10–18 N• E - (  ) 4,0 x 10–18 N

Resolução

LetraD

NFNCC

NF

CNEd

UEdEU

CQQenQ

QEFQ

FE

181919

1919

10.2,310.3210.6,1.20

/203,0

6.

10.6,110.6,1.1.

.

Questão 4• Em um experimento, o professor Ladeira observa o movimento de uma gota

de óleo, eletricamente carregada, entre duas placas metálicas paralelas, posicionadas horizontalmente. A placa superior tem carga positiva e a inferior, negativa, como representado nesta figura:  Considere que o campo elétrico entre as placas é uniforme e que a gota está apenas sob a ação desse campo e da gravidade.Para um certo valor do campo elétrico, o professor Ladeira observa que a gota cai com velocidade constante.Com base nessa situação, é correto afirmar que a carga da gota é:

• A - (  ) negativa e a resultante das forças sobre a gota não é nula;• B - (  )  positiva e a resultante das forças sobre a gota é nula;• C - (  ) negativa e a resultante das forças sobre a gota é nula;• D - (  ) positiva e a resultante das forças sobre a gota não é nula.

Resolução

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

-----------------------------------------------------------------------------

+-

Peso

-+

Legenda:

Força elétrica

Para a partícula se mover com velocidade constante, segundo a segunda lei de Newton, a resultante das forças deve ser igual a zero, para isso precisa haver uma força contrária ao peso que é a força elétrica, desta forma a partícula precisa ser carregada negativamente, conforme pode-se ver na figura acima.

Questão 5• Aplica-se uma diferença de potencial V a duas placas condutoras paralelas,

muito extensas e separadas por uma distância d. Entre elas, colocam-se três partículas A, B e C com velocidade inicial nula, conforme a figura abaixo. Desprezando as interações entre as partículas, é correto afirmar que:

• 1 -se a partícula A se movimentar para a placa à direita, ela terá carga positiva; • 2 -se a partícula B permanecer parada,

nada se concluirá sobre sua carga; • 4 -se a partícula C se movimentar para

a placa à esquerda, ela terá carga negativa;• 8 -todas as partículas se movimentarão para a placa à esquerda,

independentemente do sinal de suas cargas; • 16 -nenhuma das três partículas poderá

se movimentar horizontalmente, mesmo se forem carregadas;

• 32 -o campo elétrico é uniforme na região central entre as placas. Soma: ________

Resolução• As cargas opostas se atraem, portanto os itens 1 e 4

estão corretos.• Se a partícula permanecer parada significa que ela é

neutra, então 2 é neutra.• Pode-se concluir a partir do explicito anteriormente que

as questões 8 e 16 estão incorretas.• Como as placas estão igualmente carregadas o campo

entre elas é uniforme, então a questão 32 está correta.• Somatório: 1+4+32=37 pontos

Questão 6

•Nos vértices de um quadrado, são colocadas esferas eletrizadas com uma carga elétrica que, em módulo, vale “q”. Em A, já existe uma positiva. Desejam-se no centro do quadrado um potencial nulo e uma intensidade de campo não nula. Devemos então colocar em B, C e D, cargas, respectivamente: •A - (  ) positiva, positiva e positiva; •B - (  ) negativa, positiva e negativa;• C - (  ) positiva, negativa e negativa;• D - (  ) positiva, negativa e positiva;• E - (  ) negativa, positiva e positiva

Resolução

0...4

4

3

3

2

2

1

1321

d

KQ

d

KQ

d

KQ

d

KQVVVV

Resposta C

O campo elétrico sai das cargas positivas paras as negativas e portanto o campo no centro é não nulo

As flechas representam o campo elétrico.

Questão 7• Medidas elétricas indicam que o campo elétrico junto ao solo, e a céu

aberto, é uniforme e tem módulo igual a 150 N/C, com direção vertical e sentido descendente, conforme as linhas de força abaixo: Assinale a alternativa incorreta:

• A - (  ) A força elétrica sobre uma carga negativa neste campo tem sentido ascendente.

• B - (  ) O módulo da força elétrica sobre uma carga dobrará, se a carga diminuir à metade.

• C - (  ) O módulo da força elétrica sobre uma carga não muda, se a carga troca de sinal.

• D - (  ) As superfícies eqüipotenciais serão perpendiculares às linhas de força do campo elétrico.

• E - (  ) Dois pontos, A e B, conforme a figura, e separados pela distância d = 2 m, terão uma diferença de potencial igual a 300 V.

Resolução• (A) Se o campo elétrico vem de cima para baixo, por convenção, se diz que o campo

elétrico sai da parte positiva para a negativa, ou seja, a parte superior é positiva. Assim sobre uma partícula negativa a força seria de baixo para cima (ascendente).- Alternativa correta

• (B) A partir da lei de Coulomb, se a carga cai a metade a força também diminui a metade e não dobra. (alternativa falsa)

• (C) Quando muda-se o sinal da carga muda-se o sinal da força, entretanto como refere-se ao módulo esta alternativa é correta.

• (D) Já vimos que as superfícies equipotenciais são perpendiculares a força elétrica.• (E) U=E.d• U=150.2• U=300V

• Resposta B

²21

d

QQKFelétrica

Questão 8

• Duas partículas, eletricamente carregadas com + 8.10–6C cada uma, são colocadas no vácuo a uma distância de 30 cm, onde K = 9.109 N.m²/C² . A força de interação eletrostática entre essas cargas é:

• A - (  ) de repulsão e igual a 6,4 N; • B - (  ) de repulsão e igual a 1,6 N; • C - (  ) de atração e igual a 6,4 N; • D - (  ) de atração e igual a 1,6 N; • E - (  ) impossível de ser determinada.

Resolução

spostaA

NF

NF

d

QKQF

Re

4,6

4,610.6400

09,0

10.576

)²30,0(

10.8.10.8.10.9

²3

366921

A Força é de repulsão pois as duas cargas são positivas.

Questão 9• Considere dois pontos, M e N, de um campo elétrico

uniforme de intensidade 5,0 . 10³ N/C, conforme mostra o esquema abaixo. Sabendo que o potencial elétrico no ponto M vale 40 V, é correto afirmar que:

• A - (  ) o potencial elétrico no ponto N vale –10 V; • B - (  ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma

cargaq = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale – 2,0 . 10–4 J;

• C - (  ) o potencial elétrico no ponto N vale 40 V; • D - (  ) o trabalho do campo elétrico ao deslocar uma

cargaq = 2,0 . 10–6 C, de M até N, vale 2,0 . 10–4 J;

• E - (  ) o potencial elétrico do ponto N vale 90 V.

Resolução

VV

V

V

dEVV

VdEVdEVV

dEU

N

N

N

MN

NMNM

MN

10

5040

01,0³.10.540

.

..

.

JT

JT4

3

6-

10.1

10.1,0

01,0³.10.5.2.10T

Q.E.dT

Resposta A

Questão 10

• Explique como funciona a partir da eletrostática:

• uma impressora.

• um precipitador eletrostático.

Resolução• As gotas de tinta são carregadas com cargas contrárias ao papel onde serão

impressas as imagens. Assim elas são atraídas pelo papel onde formam-se as imagens.

Simulação: http://phet.colorado.edu/en/simulation/balloonsVídeo: http://www.youtube.com/watch?v=9FhNI-nV7Zk

• O precipitador eletrostático é utilizado para retirar partículas poluentes do ar. As partículas se atritam. Como vimos o atrito tira elétrons de um corpo ficando o corpo positivamente carregado e estas cargas passam para outro corpo que fica negativamente carregado. Nas paredes do precipitador há duas placas, uma carregada positivamente e outra carregada negativamente. As partículas carregadas negativamente são atraídas pela placa carregada positivamente e as partículas carregadas positivamente são atraídas pela placa negativa.

Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=KPZn-N1jzx0

Para maiores informações consulte o seu livro de Física.

Questão 11

• Escolha um dos experimentos apresentados em sala de aula e complete abaixo:

• Assunto.

• Funcionamento.

• Explicação

Resolução• Simulação:

http://phet.colorado.edu/en/simulation/charges-and-fields

Assunto: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, voltagem, superfícies equipotenciais.Funcionamento: pode-se escolher a quantidade de elétrons e prótons a colocar no sistema. Pode-se mudar a distância entre as cargas. E mede-se com um voltímetro a voltagem entre as cargas.Resumo da explicação: a medida que aumenta-se a distância entre as cargas diminui-se a voltagem, consequentemente a força elétrica. Segundo a lei de Coulomb a medida que aumenta-se a quantidade de cargas aumenta-se também a força elétrica, e se aumenta a distância entre as cargas diminui-se a força elétrica e a diferença de potencial.

Questão 12

• Mapa conceitual.

Resolução

Fonte: http://www.if.ufrgs.br/cref/mapas/avaliacao.html

Ótimos estudos