Lista de Exercícios Resolvidos - Eletricidade e Cargas Elétricas

QUESTÕES PARA DISCUSSÃO Q211 Quando você destaca duas tiras de fita adesiva transparente do mesmo rolo e imediatamente as suspende próximas uma da outra elas vão se repelir Quando você gruda a parte adesiva de uma delas no lado brilhante da outra e depois puxa para afastálas elas vão se atrair Dê uma explicação plausível para essa série de ocorrências entre as tiras da fita adesiva envolvendo a transferência de elétrons Q216 BIO Faça uma estimativa de quantos elétrons existem em seu corpo Apresente claramente todas as suas hipóteses Dica a maior parte dos átomos em seu corpo possui o mesmo número de elétrons prótons e nêutrons Qual é a soma das cargas de todos esses elétrons Q2119 Dois objetos irregulares A e B possuem cargas elétricas de sinais opostos A Figura Q2119 mostra as linhas do campo elétrico próximo desses objetos a Qual objeto é positivo A ou B Como você sabe b Onde o campo elétrico é mais forte próximo de A ou de B Como você sabe Q2120 Um núcleo é constituído por prótons e nêutrons Isso mostra que além das forças elétrica e 34 Fisica III 2115 No Exemplo 213 calcule a força resultante sobre a carga q1 2116 No Exemplo 214 determine a força resultante módulo direção e sentido sobre a carga q1 exercida pelas outras duas cargas 2117 Três cargas puntiformes estão dispostas ao longo do eixo x A carga q1 300 μC está na origem e a carga q2 500 μC está em x 0200 m A carga q3 800 μC Onde q3 estará localizada quando a força resultante sobre q1 for 70 N no sentido x 2118 Repita o Exercício 2117 para q3 800 μC 2119 Duas cargas puntiformes estão localizadas sobre o eixo y do seguinte modo carga q1 150 nC no ponto y 0600 m e carga q2 320 nC na origem y 0 Qual é a força resultante módulo direção e sentido que essas duas cargas exercem sobre uma terceira carga q3 500 nC localizada no ponto y 0400 m 2120 Duas cargas puntiformes são colocadas sobre o eixo x do seguinte modo carga q1 400 nC está localizada no ponto x 0200 m e carga q2 500 nC no ponto x 0300 m Qual é o módulo a direção e o sentido da força resultante que essas duas cargas exercem sobre uma terceira carga puntiforme negativa q3 600 nC localizada na origem 2121 BIO Pareamento de bases no DNA I Os dois lados da dupla hélice de DNA são ligados por pares de bases adenina timina citosina e guanina Em razão da forma geométrica dessas moléculas a adenina se liga à timina e a citosina se liga à guanina A Figura E2121 mostra a ligação de timina e adenina Cada carga na figura é e e a distância HN é de 0110 nm a Calcule a força resultante que a timina exerce sobre a adenina É uma força de atração ou repulsão Para manter os cálculos simples porém razoáveis considere apenas as forças decorrentes das combinações de OHN e NHN supondo que estas duas combinações sejam paralelas entre si Lembrese no entanto de que no conjunto OHN O exerce uma força tanto sobre H quanto N e de forma análoga o mesmo acontece no conjunto NHN b Calcule a força sobre o elétron no átomo de hidrogênio que fica a 00529 nm de distância do próton Em seguida compare a intensidade da força de ligação do elétron no hidrogênio com a força de ligação das moléculas de adeninatimina Figura E2121 2122 BIO Pareamento de bases no DNA II Consulte o Exercício 2121 A Figura E2122 mostra a ligação de citosina e guanina As distâncias OH e NH são de 0110 nm cada Neste caso suponha que a ligação resulte apenas das forças ao longo das combinações OHO NHN e OHN e suponha também que essas três combinações sejam paralelas entre si Calcule a força resultante que a citosina exerce sobre a guanina em virtude dessas três combinações É uma força de atração ou repulsão Figura E2122 Seção 214 Campo elétrico e forças elétricas 2123 PC Um próton é colocado em um campo elétrico uniforme de 275 x 103 NC Calcule a o módulo da força elétrica sofrida pelo próton b a aceleração do próton c o módulo da velocidade do próton após 100 μs no campo supondo que ele parta do repouso 2124 Uma partícula possui carga igual a 500 nC a Determine o módulo a direção e o sentido do campo elétrico produzido por essa partícula em um ponto situado a 0250 m diretamente acima dela b A que distância dessa partícula o campo elétrico possui módulo igual a 120 NC 2125 PC Um próton se desloca horizontalmente da esquerda para a direita a 450 x 106 ms a Determine o módulo a direção e o sentido do campo elétrico mais fraco capaz de trazer o próton uniformemente ao repouso ao longo de uma distância de 320 cm b Quanto tempo o próton leva para parar após entrar no campo c Qual é o campo mínimo módulo direção e sentido necessário para parar um elétron sob as condições descritas no item a 2126 PC Um elétron é liberado do repouso em um campo elétrico uniforme O elétron acelera verticalmente de baixo para cima percorrendo 450 m nos primeiros 300 μs após ser liberado a Determine o módulo a direção e o sentido do campo elétrico b Existe justificativa para desprezar os efeitos da gravidade Justifique sua resposta em termos quantitativos 2127 a Qual deve ser a carga sinal e módulo de uma partícula com 145 g para que ela permaneça em repouso quando colocada em um campo elétrico orientado de cima para baixo cujo módulo é igual a 650 NC b Qual deve ser o módulo do um campo elétrico para que a força elétrica exercida sobre um próton seja igual ao módulo de seu peso 2128 Campo elétrico da Terra A Terra possui uma carga elétrica líquida que produz um campo elétrico orientado para o centro da Terra com módulo de 150 NC em pontos próximos a sua superfície a Quais devem ser o módulo e o sinal da carga líquida adquirida por uma pessoa de 60 kg para que seu peso seja igual e contrário à força produzida pelo campo elétrico da Terra b Qual seria a força de repulsão entre duas pessoas que tivessem a carga calculada no item a quando a distância entre elas fosse igual a 100 m O uso do campo elétrico da Terra poderia fornecer algum método factível para voar Por quê 2129 PC Um elétron é projetado com velocidade inicial v0 160 x 106 ms para dentro do campo elétrico uniforme entre as placas paralelas Figura E2129 Suponha que o campo seja uniforme e orientado verticalmente para baixo e considere o campo 2122 temos que Reputação entre os O d1 029 nm Atracao entre N e H d2 03 011 019 nm Repulsão entre os N d3 03 nm Atracao entre O e N d4 029 011 018 nm Repulsão entre O e N d5 029 nm então Fues k e²d1² k e²d2² k e²d3² k e²d4² k e²d5² Fues k e² 1d1² 1d2² 1d3² 1d4² 1d5² Fues 9 x 10⁹ 16 x 10¹⁹² 1029 x 10⁹² 1019 x 10⁹² 103 x 10⁹² 1018 x 10⁹² 1029 x 10⁹² Fues 545 x 10⁷ N Atração 2121 a A carga elétrica elementar é dada por e 16 x 10¹⁹ C e as distâncias serão O e H 0250 0110 0140 nm O e N 0250 nm N e N 0300 nm N e H 0300 0110 0190 nm Em cima Embaixo A força será Fues k e²d1² k e²d2² k e²d3² k e²d4² Fues k e² 1d1² 1d2² 1d3² 1d4² Fues 9 x 10⁹ 16 x 10¹⁹² 1017 x 10⁹² 1025 x 10⁹² 1019 x 10⁹² 103 x 10⁹² Fues 655 x 10⁹ N Força de atração b Temos que F k e²d² 9 x 10⁹ 16 x 10¹⁹² 00529 x 10⁹² F 823 x 10⁸ N Fazendo FFues 10⁸ 10⁹ 10 F 10 Fues 2128 a A carga deve ser negativa pois Fc Fg q e no equilíbrio Fc Fg qE mg q mg 6098 150 q 39 C b Temos que F kq2 d2 9x 109 392 1002 F 137 x 104 N A força é muito intensa não é possível haver caos