Lista De Exercicios Fisica 2

1a Lista de Exercícios – Eletromagnetismo

Prof. Maurício

FORÇA ELÉTRICA

1) Qual deve ser a distância entre as cargas pontuais q¬1 = 20 μC e q2 = 50 μC para que a força eletrostática entre elas tenha uma intensidade de 9N? R: d  1m.

2) Uma carga pontual de +310-6 C está distante 12 cm de uma segunda carga pontual de –1,510-6 C. Calcule a intensidade da força sobre cada carga. Esta força é de repulsão ou atração? R: F  2.8 N.

3) Duas partículas igualmente carregadas, mantidas a uma distância de 3,2x10-3 m, são soltas a partir do repouso. Observa-se que a aceleração inicial da primeira partícula é de 7m/s2 e que a da segunda é de 9 m/s2. Se a massa da primeira partícula for de 6,3x10-7 kg, quais serão (a) a massa da segunda partícula e (b) a intensidade da carga de cada partícula? R: a) 4,910-7 kg; b) 7,110-11 C.

4) Na teoria de Bohr do átomo de hidrogênio, um elétron descreve uma órbita circular ao redor de um próton, sendo o raio da órbita de 5,2910-11 m. a) Encontre a força elétrica entre os dois. b) Se esta força causa a aceleração centrípeta do elétron, qual é a velocidade do elétron? (Use que e = 1,610-19 C e me = 9,1110-31 kg). R: a) 8.210-8 N; b) 2.18106 m/s.

5) Duas partículas livres (para se moverem) com cargas +q e +4q estão separadas por uma distância L. Uma terceira carga é colocada de modo que o sistema todo esteja em equilíbrio. Encontre a localização, a intensidade e o sinal da terceira carga.

R: q = -4q/9; d = L/3.

6) Duas partículas fixas, de cargas q1 = +1 C e q2 = -3 C, estão a uma distância de 10 cm. A que distância de cada uma das cargas deveria estar localizada uma terceira carga de modo que a força eletrostática resultante atuando sobre ela fosse nula? R: d = 13,7 cm de q1; Q = -5.6 C.

7) Quatro cargas pontuais são dispostas nos vértices de um quadrado de lado a, como mostra a figura abaixo. Ache a força exercida sobre a carga +2q.

R:

8) Cargas q, 2q e 3q são colocadas nos vértices de um triângulo eqüilátero de lado a. Calcule o vetor força elétrica sobre a carga q (em módulo, direção e sentido).

R:

9) Na figura abaixo, 3 cargas elétrica, +q, -q e 2q, estão dispostas nos vértices de um triângulo isósceles de base 3a e lados iguais a. Calcule a força elétrica resultante sobre a carga +q.

R:

10) Duas esferas pequenas idênticas de massa m estão carregadas com carga q e suspensas por fios isolantes de comprimento L, como mostra a figura abaixo. O ângulo de abertura entre os fios é 2θ. (a) Mostre que a carga elétrica é dada por

q2 = 16π εo L2 mg sen3θ/cosθ

onde g é a aceleração da gravidade local. (b) Calcule q, se m=1g, L=20cm e θ=30o.

R: q = 1.610-7 C.

2θ L

q q

11) A figura abaixo mostra uma haste longa, isolante e de massa desprezível, de comprimento L, pivotada em seu centro e equilibrada com um bloco de peso W a uma distância x de sua extremidade esquerda. Nas extremidades da haste são presas pequenas esferas condutoras com cargas +q e +2q. A uma distância h na mesma vertical abaixo de cada uma das esferas existe uma esfera fixa com carga +Q. a) Determine a distância x quando a haste estiver horizontal e equilibrada. b) Qual deveria ser o valor de h para que a haste não exercesse nenhuma força vertical sobre o mancal quando a haste estivesse horizontal e equilibrada? (Dica: Use o torque sobre a haste). R: a) L/2[1+qQ/(4oWh2)]; b) (3qQ/4oW).

12) A intensidade da força eletrostática entre dois íons idênticos que estão separados por uma distância de 5x10-10 m é 3,7x10-9 N. (a) Qual a carga de cada íon? (b) Quantos elétrons estão faltando em cada íon? R: a) 3,210-19 C; b) dois.

CAMPO ELÉTRICO

13) Qual a intensidade de uma carga pontual que criaria um campo elétrico de 1 N/C em pontos afastados 1 m de si? R: q = 1.1110-10 C.

14) Qual a intensidade de uma carga pontual cujo campo elétrico a uma distância de 50cm possui a intensidade de 2 N/C? R: 56 pC.

15) Duas partículas de mesma intensidade de carga 210-7 C, mas de sinais contrários, são mantidas a 15 cm uma da outra.Quais a intensidade, direção e sentido do campo E no ponto médio entre as cargas? R: E = 6.4105 N/C na direção da carga negativa.

16) Duas cargas pontuais, q1 = 2x10-8 C e q2 = -4q1, são fixada com uma separação de 50 cm. Encontre o ponto que passa ao longo da linha que liga as duas cargas no qual o campo elétrico se anula. R: a 50 cm de q1 e a 100 cm de q2.

17) Duas cargas pontuais fixas q1= -5q e q2 = +2q estão separadas por uma distância d. Localize o ponto ao longo da linha que liga as duas cargas no qual o campo elétrico se anula. R: x = (5+10)d/3 a direita de q1.

18) Na figura abaixo, qual a intensidade, direção e sentido do campo elétrico no ponto P, devido às quatro cargas pontuais mostradas? R: 0.

19) Calcule a direção, sentido e módulo do campo elétrico no ponto P na figura abaixo devido às três cargas pontuais mostradas, sabendo que as cargas formam um triângulo retângulo isósceles. R:

20) Qual a intensidade (módulo), direção e sentido do campo elétrico no centro do quadrado do exercício 7. R:

21) a) Calcule o momento de dipolo elétrico de um elétron e um próton distantes 4,3 nm um do outro. b) Calcule a intensidade do campo elétrico num ponto situado distante 1mm ao longo do eixo do dipolo. R: a) 6,8810¬-28 C m; b) 1.2410¬-11