Física II / Complementos de Física

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Exame 26/6/2014

1. a) Enuncie a lei de Gauss e escreva a expressão que a formaliza, explicitando o significado de todos os

símbolos. Refira-se à vantagem desta lei sobre a lei de Coulomb quando se pretende obter o campo

elétrico criado por distribuições de cargas que apresentem certas simetrias.

b) A Terra, que pode ser considerada um bom condutor esférico de raio 6

T 104,6 ×=R m, tem carga

total 5109 ×− C. Diga como se distribui esta carga e esboce as linhas do campo eléctrico terrestre

devido àquela carga. c) Determine a densidade superficial de carga e obtenha o campo eléctrico próximo da superfície da

Terra. d) Mostre que, em geral, num condutor em equilíbrio electrostático, o campo junto da superfície e do

lado de fora é proporcional à densidade de carga superficial nesse ponto. Em condutores com zonas pontiagudas, a carga tende a acumular-se aí, originando campos eléctricos elevados. Indique uma

aplicação prática que se baseie neste, assim chamado, “poder das pontas”.

2. As quatro alíneas seguintes não estão relacionadas entre si.

a) Numa amostra radioativa o número núcleos que decaem por unidade de tempo é proporcional ao número desses núcleos presentes na amostra, N. Com base nesta informação, obtenha a lei do declínio

radioativo na forma N = N(t), e represente esta função num gráfico, indicando na mesma figura o tempo de meia vida da amostra.

b) Diga em que consiste o fenómeno da indução magnética. Descreva o modo de funcionamento de um gerador de corrente alternada e obtenha a respectiva força electromotriz induzida.

c) Descreva qualitativamente a difracção por uma fenda com base no princípio de Huygens. Por que razão a radiação infravermelha emitida por um comando de televisão não difrata nas aberturas e

obstáculos que existem em nossas casas. d) Obtenha a capacidade equivalente de dois condensadores ligados em série.

3. a) Enuncie a lei de Ampère e, com base nessa lei, encontre o campo magnético produzido por uma corrente retilínea indefinida à distância d desta.

Nos vértices do triângulo equilátero de lado a estão representadas 3

correntes indefinidas, perpendiculares ao plano do papel, cada uma com valor I.

b) Obtenha o campo magnético no centro do triângulo (ponto O) −

indique as componentes cartesianas do campo. c) Determine a força externa, por unidade de comprimento, que é

necessário aplicar sobre uma corrente de valor igual às anteriores, que passa no ponto D, ainda perpendicular ao plano do papel, mas

de sentido contrário ao da corrente no vértice superior, para que a resultante das forças que atuam sobre essa corrente seja nula.

a

I

I I

O

D

y

x

4. Liga-se o circuito representado na figura e

espera-se até o equilíbrio ser atingido. Considere

R = 50 Ω, R1 = R2 = R3 = R4 = 100 Ω, ε1 = 3 V,

ε2 = 5V, C = 2 µF e que as fontes de tensão e o

amperímetro são ideais.

a) Qual a leitura no amperímetro?

b) Qual a carga final do condensador?

c) Qual deverá ser o valor da resistência R para não passar corrente em R2 ?

5. Um pequeno objeto é colocado 12 cm à esquerda de uma lente convergente com distância focal igual a 8 cm. Uma segunda lente convergente com distância focal igual a 6 cm é colocada a 34 cm à direita da

primeira lente. a) Determine analiticamente e graficamente a posição e as caraterísticas da imagem que o sistema dá do

objeto. b) Determine analiticamente a posição e as caraterísticas da imagem no caso de a segunda lente ser

posicionada a 12 cm da primeira lente.

NOTAS:

9

0

1094

1×=

πε (SI)

Força entre duas correntes paralelas: d

IIF

π

µ

2

210=l

A

ε1

R

CR4

R1 R2R3

ε2

I

I1

I2