Prova de Física: Cargas Elétricas e Interações

P1 Carga Elétrica Questão 1 Questão 2 Que cargas iguais e positivas teriam que ser colocadas na Terra e na Lua para neutralizar a força gravitational entre os dois astros escreva a resposta em Terra Resposta 57144 TC Uma carga Q é dividida em duas partes q e Q q que são a seguir afastadas por uma certa distância entre si Qual deve ser a razão qQ modo que a repulsão eletrostática entre elas seja máxima Resposta 0500 Duas pequenas esferas condutoras de massa 56 g estão suspensas por um fio de seda de comprimento 127 cm e possuem a mesma carga 201 nC conforme é mostrado na figura Considerando que o ângulo teta tão pequeno que tantheta possa ser substituído por sentheta Determine a posição de equilíbrio x Resposta 5517 cm Resposta 14127 cm Resposta 1129 Mms Resposta 1377 s A figura abaixo mostra dois anéis concêntricos de raios R110 cm e R231 cm que estão no mesmo plano e cargas Q1 e Q2 respectivamente O ponto P está no eixo central z a uma distância D20 cm do centro dos anéis Qual deve ser módulo da razão das cargas Q2Q1 para que o campo elétrico seja nulo no ponto P obs use pelo menos 3 casas decimais na sua resposta Um eletron é lançado ver figura abaixo com uma velocidade de V 242 Mms a um ângulo de 3160 com a horizontal em uma região com campo uniforme E 577 NC j Uma tela está posta a x364 metros do lançamento do eletron Determine a componente vertical da velocidade do eletron ao atingir a tela P3 Lei de Gauss Pequenas partes de duas linhas paralelas ver figura abaixo estão separadas por uma distância L 79 cm A densidade uniforme de cargas das linhhas é 57 Cm para linha 1 e 24 Cm para linha 2 Em que ponto do eixo horizontal o campo elétrico é nulo A figura mostra duas cascas esféricas não condutoras A casca 1 possui densidade uniforme de 66 nCm2 e raio 31 cm enquanto a casca 2 possui densidade uniforme de 36 nCm2 e raio 21 cm Os centros das cascas estão separados por uma distância L 99 cm Determine o módulo do campo elétrico em x 22 cm O campo elétrico em uma certa região do espaço é dado por x2ê NC com x em metros Considere uma superfície gaussiana cilíndrica de raio 192 cm coaxial com o eixo x Uma das base do cilindro está em x0 cm Determine o valor absoluto do fluxo elétrico através da outra base do cilindro situada em x 22 m A figura abaixo mostra um pequeno furo circular de raio R 12 cm que foi aberto em uma placa fina infinita nãocondutora com densidade superficial 43 pCm2 O eixo vertical representado pela letra z tem sua origem no centro do furo e é perpendicular à placa Determine o módulo do campo elétrico no ponto P situado em z 276 cm sugestão use o princípio da superposição Resposta 0222791 NC A resposta correta é 022 NC Uma casca esférica não conductora com raio interno e externo a 16 cm e b 29 cm respectivamente possui uma densidade volumétrica uniforme positiva Ar onde A é uma constante e r é a distância em relação ao centro da esfera Além disso uma pequena carga de 446 mC está situada no centro da casca Qual deve ser o valor de A para que o campo elétrico seja uniforme no interior da casca Resposta 277278 Cm2 A resposta correta é 2773 Cm2 P4 Potencial Elétrico O rosto sorridente é formado por três elementos Uma barra fina com carga de 34 nC e a forma de uma circunferência com 65 cm de raio Uma segunda barra fina com carga de 57 nC e a forma de um arco de circunferência com 26 cm de raio concêntrica com o primeiro elemento Um dipolo elétrico com um momento na direção perpendicular ao diâmetro do primeiro elemento que passa pelo segundo elemento cujo módulo é 29 Cm Determine o potencial elétrico no centro da circunferência Considere uma partícula de carga 16 nC e dois pontos A e B que distam respectivamente 24 m e 12 m da carga Tomando tais pontos diametralmente opostos como mostra a figura abaixo item a Qual a diferença de potencial entre os pontos A e B Va Vb Um próton está se movendo para direita entre duas placas paralelas carregadas e separadas por uma distância 235 mm Os potenciais das placas são V1 722 nV e V2 481 nV A partícula partiu da placa da esquerda com velocidade inicial de 86 ms Qual a velocidade da partícula ao chegar à placa 2 A figura abaixo mostra uma barra fina de plástico que coincide com o eixo horizontal A barra tem comprimento 121 cm e uma carga positiva uniforme 528 pC distribuída uniformemente Com potencial nulo no infinito determine o potencial elétrico no ponto P2 do eixo vertical a uma distância 23 cm da extremidade P5 Capacitância Na figura abaixo temos uma ddp de 147 V capacitâncias 165 nF 303 nF e 303 nF respectivamente A chave S é acionada para esquerda e permanece nessa posição até o capacitor C1 atingir o equilíbrio e carga Q Em seguida a chave é acionada para direita Quando o equilíbrio é novamente atingido qual é a nova carga no capacitor C1 A figura abaixo mostra um capacitor de placas paralelas com uma área A 598 cm2 e uma distância entre as placas de 509 mm A metade da esquerda do espaço entre as placas esta preenchido com um material de constante dielétrica k1 618 e a outra metade com material de constante dielétrica k2 1380 Qual a capacitância Determine a carga total armazenada no capacitor C5 sabendo que V 136 V C2C3C4 37 mF e C1C5C6 56 mF As capacitâncias são C1 10 mF e C2 32 mF e os dois capacitores são carregados com diferença de potencial de 1094 V de polaridade oposta ver figura abaixo Em seguida as chaves S1 e S2 são fechadas Determine a nova carga no capacitor C2 P6 Corrente e Resistência Uma barra de alumínio de secção reta quadrada tem 27 m de comprimento e 71 mm qual deve ser o raio de uma barra cilíndrica de cobre com 27 m de comprimento para que sua resistência seja igual a barra de alumínio Resposta 314022248 mm Um aquecedor de 055 W foi projetado para funcionar com uma diferença de potencial de 2246 V Qual a queda percentual da potência dissipada se a diferença de potencial aplicada diminui para 2122 V suponha que a resistência permaneça a mesma Resposta 1073704593 Quando um resistor de valor desconhecido é ligado aos terminais de uma bateria de 13 V a potência dissipada é de 013 W Quando o mesmo resistor é ligado aos terminais de uma bateria de 33 V qual a potência dissipada Resposta 08376923077 W Uma barra de alumínio de secção reta quadrada tem 11 m de comprimento e 84 mm qual a resistência entre os extremos da barra Resposta 0428713152 mOhm Um dispositivo de 181 W funciona com uma diferença de potencial de 98 V Qual a carga que atravessa o dispositivo em 47 h Resposta 3125020409 C P7 Circuitos Na figura abaixo as fontes ideais tem fem 1419 V e 665 V respectivamente e os resistores 26 Ohm e 25 Ohm respectivamente Qual a diferença de potencial entre os pontos P e Q em valores absolutos Resposta 1049392157 V Na figura abaixo as resistências são 109 Ohm e 223 Ohm respectivamente e as forças eletromotrizes são 13 V 776 V e 40 V respectivamente Determine a corrente na fonte 2 Resposta 15392 A Em um circuito RC série a fem de 1029 V R 101 M Ohm e C 479 micro F Quanto tempo é necessário para que a carga do capacitor atinja 1227 micro C Na figura abaixo temos R1 380 Ohm R2 1174 Ohm R3 1388 Ohm C1 443 mF C2 1003 mF e E 1691 V Supondo que o circuito encontrase no regime estacionário depois de um longo período qual a energia total armazenada nos capacitores Na figura abaixo as resistências são 126 Ohm e 192 Ohm respectivamente e as forças eletromotrizes são 273 V 414 V e 350 V respectivamente Determine a corrente na fonte 1 P8 Campos Magnéticos Um fio de 1302 g de massa e 6830 cm de comprimento está suspenso por um par de contatos flexíveis na presença de um campo magnético de módulo 043 T Determine o valor da corrente para retirar a tensão dos contatos Resposta 04344581021 A Um campo elétrico de 123 KVm e um campo magnético perpendicular de 100 T agem sobre um elétron em movimento sem acelerálo Qual a velocidade mínima permitida Resposta 123 Kms 3719894196 cms 140426901 mm P9 Campos Magnéticos Produzidos por Correntes 237928533 mT 429 mA 2022643135 mT 2537617378 mNm P10 Indução e Indutância Na figura abaixo a fonte é ideal de 1833 V sendo R1175 Ω R2829 Ω e L 368 H A chave S é fechada no instante t0 Determine logo depois do fechamento da chave a corrente is na chave Na figura abaixo o ponto P2 está a uma distância R 2103 mm de uma das extremidades de um fio de comprimento L 1250 m que conduz uma corrente i 0602 A Qual é o campo magnético no ponto P2 A resposta correta é 286 microT A figura mostra um campo magnético uniforme B confinado a um volume cilíndrico de raio R O módulo de B está diminuindo a uma taxa constante de 1520 mTs Determine o módulo aceleração inicial de um elétron liberado a no ponto a a uma distância 469 mm do eixo do cilindro Na figura abaixo uma espira retangular de comprimento 577 Km largura 037 cm e resistência 871 mΩ é colocada nas proximidades de um fio infinitamente longo percorrido por uma corrente 147 A Em seguida a espira é afastada do fio com uma velocidade constante 777 mms Quando o centro da espira está a uma distância 173 cm do fio determine a corrente induzida na espira Na figura abaixo uma espira retangular muito longa de largura 768 m resistência 348 m Ω e massa 709 g está inicialmente suspensa na presença de um campo magnético horizontal uniforme 633 mT orientado para dentro do papel que existe apenas acima da reta aa Deixase cair a espira que acelera sob a ação da gravidade até atingir que velocidade terminal ignorando a resistência do ar