UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA

CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Lista 1 - FCC

1. Qual deve ser a distância entre duas cargas puntiformes 1 26,0q Cµ= e 2 47,0q Cµ= − para

que o módulo da força elétrica entre elas seja de 5,70 N?

2. A figura (a) mostra duas cargas, 1q e 2q , mantidas a uma distância fixa d uma da outra. (a)

Qual é a força elétrica que atua sobre 1q ? Suponha 1 2 20,0q q Cµ= = e 1,50d m= . (b) Uma

terceira carga 3 20,0q Cµ= é trazida e colocada na posição mostrada na figura (b). Qual é,

agora, a força eletrostática que atua sobre 1q ?

3. Duas cargas fixas de 1,0Cµ+ e 3,0 Cµ− estão separadas por uma distância de 10,0 cm. Onde podemos localizar uma terceira carga de modo que a força elétrica total sobre ela seja nula?

4. Coloca-se uma carga Q em dois vértices opostos de um quadrado, e uma carga q em cada um dos outros dois. (a) Sabendo-se que a força eletrostática líquida sobre cada Q é nula, qual é o valor de Q em termos de q ? (b) Será possível escolher um valor para q de modo que a força eletrostática sobre cada uma das quatro cargas seja nula? Explique sua resposta.

5. As cargas e as coordenadas de duas partículas mantidas fixas no plano xy são: 1 3,0q Cµ= + ,

1 3,5x cm= , 1 0,5y cm= , e 2 4,0q Cµ= − , 1 2,0x cm= − , 1 1,5y cm= . (a) Determine o módulo,

a direção e o sentido da força eletrostática sobre 2q . (b) Onde poderíamos localizar uma

carga 3 4,0q Cµ= + de modo que a força eletrostática líquida sobre 2q fosse nula?

6. Qual deve ser o módulo de uma carga puntiforme escolhida de modo a criar um campo elétrico de 1,00N C em pontos a 1,00m de distância?

7. Qual o campo elétrico no ponto P criado pelas quatro cargas mostradas na figura abaixo?

8. Na figura abaixo, localize o ponto(ou os pontos) onde o campo elétrico resultante é nulo. (b) Esboce, qualitativamente as linhas de campo elétrico.

q1

q2

d

q1

q2

d q3

d

d

(a) (b)

+2,0q -5,0q

a

d

d

d

d

12q−

3,0q+

5,0q+

5,0q+

P

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9. Um conjunto de nuvens carregadas produz um campo elétrico no ar próximo à superfície da

Terra. Uma partícula de carga 92,0 10 C−− × , colocada neste campo, fica sujeita a uma força

eletrostática de 63,0 10 N−× apontando para baixo. (a) Qual é o módulo do campo elétrico? (b) Qual o módulo, a direção e o sentido da força eletrostática exercida sobre um próton colocado neste campo?

10. Um objeto tendo massa de 10,0g e uma carga de 58,00 10 C−+ × é colocado num campo

elétrico Er

com 33,00 10xE N C= × , 600yE N C= − e 0zE = . (a) Qual é o módulo, a

direção e o sentido da força sobre o objeto? (b) Se o objeto for abandonado a partir do repouso na origem, quais serão as suas coordenadas após 3,00s ? [desprezar os efeitos gravitacionais]

11. A Terra possui uma carga elétrica líquida que produz um campo elétrico orientado para o centro da Terra com módulo de 150N C em pontos nas vizinhanças de sua superfície. a) Qual seria o módulo e o sinal da carga líquida que uma pessoa de 60,0kg deveria possuir para que seu peso (dirigido para o centro da Terra com módulo igual a mg ) fosse igual e contrário à força produzida pelo campo elétrico da Terra? b) Qual deveria ser a força de repulsão entre duas pessoas que tivessem a carga calculada no item (a) quando a distância entre elas fosse igual a 100m? c) O uso do campo elétrico da Terra poderia fornecer algum método factível para voar? Por quê? Considere 29,8g m s= .

12. Considere uma carga puntiforme 1,0q Cµ= + e dois pontos A e B que distam, respectivamente, 2,0m e 1,0m da carga. (a) Tomando os pontos diametralmente opostos, como mostra a figura (a), qual é a diferença de potencial BA VV − ? (b) Repita o item (a) considerando os pontos A e B localizados como mostra a figura (b).

13. Uma carga elétrica puntiforme 1,0q Cµ= é abandonada em repouso num ponto A de um

campo elétrico uniforme de intensidade CNE /105= e cujas linhas de força são horizontais, conforme a figura. Suponha que a única força agente na partícula seja a elétrica.

a) Determine a intensidade, a direção e o sentido da força elétrica que atua em q .

b) Ao passar por um ponto B situado a m1,0 de A , a energia potencial elétrica de q vale

J310− . Qual o potencial elétrico em B?

c) Qual a ddp BAAB VVV −= ?

d) Qual a energia potencial elétrica de q em A?

q A B

1,0 2,0

A Er

B

q A

B

1,0m 2,0m Fig.(10.b)

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14. Quando um elétron se move de A até B ao longo da linha de campo elétrico mostrada na

figura abaixo, o campo realiza um trabalho de 193,94 10 J−× sobre ele. Quais são as

diferenças de potencial elétrico (a) B AV V− , (b) C AV V− e (c) C BV V− ?

15. Usando a distribuição de cargas do exercício 7, qual o potencial elétrico no ponto P?

16. Duas cargas puntiformes, iguais, de 5,0nC , estão sobre o eixo dos x. Uma na origem, a outra em 8,0x cm= . Calcular o potencial (a) no ponto P1 sobre o eixo dos x , em 4,0x cm= e (b) no ponto P2 sobre o eixo dos y , em 6,0y cm= .

17. Em uma impressora que usa jato de tinta, as letras são produzidas injetando-se gotas de tinta que saem de um pulverizador que se move rapidamente. A configuração sobre o papel é controlada por uma válvula eletrostática que determina se a gota de tinta deve ser injetada ou não. As gotas de tinta com raio igual a 15mµ , deixam o pulverizador e se dirigem para o

papel com velocidade igual a 20m s . Quando a gota passa por uma unidade eletrostática, ela deixa alguns elétrons e adquire uma carga q . A seguir, as gotas passam entre placas defletoras com comprimento igual a 2,0cm no interior das quais existe um campo elétrico

vertical uniforme com módulo igual a 48,0 10 N C× . Sabendo que a gota deve sofrer um desvio de 0,30mm ao atingir o final da placa defletora, qual deve ser o módulo da carga?

(Suponha que a densidade da gota seja igual à da água, 31000kg m .)

18. Um elétron, com energia cinética de 162 10 J−× , está se deslocando para a direita sobre o eixo de um tubo de raios catódicos, como mostra o esquema abaixo. Na região entre as placas

defletoras há um campo elétrico 4 ˆ(2 10 )E N C j= ×r

. No restante do tubo o campo elétrico é nulo. (a) A que distância do eixo do tubo o elétron estará ao chegar ao final do campo entre as placas? (b) Que ângulo o elétron, então, faz com o eixo do tubo? (c) A que distância do eixo o elétron atinge a tela fluorescente?

Linha de campo elétrico

B C

A Equipotenciais