Processos de Eletrização e  Força Eletrica
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    Processos de Eletrização e  Força Eletrica Processos de Eletrização e Força Eletrica Document Transcript

    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUES1. Enquanto fazia a limpeza em seu local de trabalho, O texto acima se refere a uma aplicação do fenômenouma faxineira se surpreendeu com o seguinte de eletrização, pois é graças a ele que o toner adere aofenômeno: depois de limpar um objeto de vidro, cilindro metálico mencionado. O processo de eletrizaçãoesfregando-o vigorosamente com um pedaço de pano pode ocorrer de três formas distintas: atrito, indução ede lã, percebeu que o vidro atraiu para si pequenos contato, mas todos os processos têm algo em comum.pedaços de papel que estavam espalhados sobre a É CORRETO afirmar que o comum destes processos é:mesa. a) Deixar o corpo eletrizado, com um desequilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. b) Deixar o corpo eletrizado, com um equilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas. c) Arrancar as cargas positivas do corpo eletrizado. d) Deixar o corpo eletrizado com uma corrente elétrica negativa. e) Deixar o corpo eletrizado com um campo magnético. 3. Quando atritamos uma régua de plástico com um pedaço de lã:O motivo da surpresa da faxineira consiste no fato de I. Fazemos com que a régua de plástico fique carregadaque com cargas elétricas e o pedaço de lã continue neutroa) quando atritou o vidro e a lã, ela retirou prótons do eletricamente, pois o papel da lã é de atritar a régua. vidro tornando-o negativamente eletrizado, II. Fazemos com que a régua de plástico fique possibilitando que atraísse os pedaços de papel. carregada com cargas elétricas e o pedaço de lãb) o atrito entre o vidro e a lã aqueceu o vidro e o calor fique carregado com cargas elétricas contrárias às da produzido foi o responsável pela atração dos pedaços régua, pois há transferência de cargas de um material de papel. para o outro.c) ao esfregar a lã no vidro, a faxineira criou um campo III. Fazemos com que a régua de plástico fique magnético ao redor do vidro semelhante ao existente carregada eletricamente com o mesmo tipo de ao redor de um ímã. cargas da lã, pois a transferência de cargas se dá ded) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira tornou-os um objeto carregado para o outro. eletricamente neutros, impedindo que o vidro IV. A régua de plástico e a lã ficam eletricamente repelisse os pedaços de papel. neutros, pois o processo de eletrização por atrito é oe) o atrito entre o vidro e a lã fez um dos dois perder processo de indução de cargas. elétrons e o outro ganhar, eletrizando os dois, o que permitiu que o vidro atraísse os pedaços de papel. Está(ão) correta(s): a) I. b) II. c) III. d) IV. e) I e IV.2. Como funciona a Máquina de XeroxQuando se inicia a operação em uma máquina de 4. Fenômenos elétricos e fenômenos magnéticosXerox, acende-se uma lâmpada, que varre todo o fazem parte da vida diária das pessoas. Em relação adocumento a ser copiado. A imagem é projetada por esses fenômenos, assinale a opção correta de acordomeio de espelhos e lentes sobre a superfície de um com os conhecimentos da física.tambor fotossensível, que é um cilindro de alumínio a) O polo norte da agulha magnética de uma bússolarevestido de um material fotocondutor. será atraído pelo polo sul geográfico da Terra,Os fotocondutores são materiais com propriedade pois polos de nomes diferentes se atraem.isolante no escuro. Mas, quando expostos à luz, são b) Nos telefones existem eletroímãs que, como se sabe,condutores. Assim, quando a imagem refletida nos funcionam devido à passagem da correnteespelhos chega ao tambor, as cargas superficiais do elétrica, que transfere elétrons para o núcleo de ferro docilindro se alteram: as áreas claras do documento eletroímã.eliminam as cargas elétricas que estão sobre a c) A eletricidade estática acumulada num corpo podesuperfície do cilindro e as áreas escuras as preservam. provocar faíscas. Por isso, nos navios queForma-se, então, uma imagem latente, que ainda transportam petróleo, os tripulantes não devem usarprecisa ser revelada. Para isso, o cilindro é revestido sapatos com solado de borracha, que é umpor uma fina tinta de pó, o tonalizador, ou toner, que isolante elétrico.adere à imagem latente formada sobre o tambor. Em d) Corpos condutores de eletricidade ficam eletrizadosseguida, toda a imagem passa para as fibras do papel, mais facilmente que os corpos isolantes, poisatravés de pressão e calor. E, assim, chega-se à cópia nos isolantes os elétrons não se movem.final. e) Na eletrização por atrito os corpos ficam eletrizados com cargas de sinais contrários. Assim, oFonte: Revista Globo Ciência, dez. 1996, p. 18. corpo que ficou eletrizado positivamente ganhou prótons e o que ficou negativamente eletrizado ganhou elétrons.
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUES III. Se o corpo A estiver carregado positivamente, então5. Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, se a bexiga estará necessariamente carregada comencontram isoladas e bem afastadas uma das outras. A carga negativa.esfera A possui carga Q e as outras estão neutras. Faz- São corretas as afirmaçõesse a esfera A tocar primeiro a esfera B e depois a esfera a) I, apenas.C. Em seguida, faz-se a esfera B tocar a esfera C. b) II, apenas. c) I e III, apenas.No final desse procedimento, as cargas das esferas A, d) I e II, apenas.B e C serão, respectivamente, e) I, II e III.a) Q/2, Q/2 e Q/8.b) Q/4, Q/8 e Q/8. 8. Devido ao balanceamento entre cargas elétricasc) Q/2, 3Q/8 e 3Q/8. positivas e negativas nos objetos e seres vivos, não sed) Q/2, 3Q/8 e Q/8. observam forças elétricas atrativas ou repulsivas entree) Q/4, 3Q/8 e 3Q/8. eles, em distâncias macroscópicas. Para se ter, entretanto, uma ideia da intensidade da força gerada6. A indução eletrostática consiste no fenômeno da pelo desbalanceamento de cargas, considere duasseparação de cargas em um corpo condutor (induzido), pessoas com mesma altura e peso separadas peladevido à proximidade de outro corpo eletrizado (indutor). distância de 0,8 m. Supondo que cada uma possui umPreparando-se para uma prova de física, um estudante excesso de prótons correspondente a 1% de suaanota em seu resumo os passos a serem seguidos para massa, a estimativa da intensidade da força elétricaeletrizar um corpo neutro por indução, e a conclusão a resultante desse desbalanceamento de cargas e darespeito da carga adquirida por ele. massa que resultará numa força-peso de igual intensidade são respectivamente:Passos a serem seguidos:I. Aproximar o indutor do induzido, sem tocá-lo. Dado:II. Conectar o induzido à Terra. Massa de uma pessoa: m = 70 kg 17 3III. Afastar o indutor. a) 9 x 10 N e 6 x 10 kg 24 24IV. Desconectar o induzido da Terra. b) 60 x 10 N e 6 x 10 kg 23 23 c) 9 x 10 N e 6 x 10 kg 17 16Conclusão: d) 4 x 10 N e 4 x 10 kg 20 19No final do processo, o induzido terá adquirido cargas e) 60 x 10 N e 4 x 10 kgde sinais iguais às do indutor. 9. Assinale a alternativa que preenche corretamente asAo mostrar o resumo para seu professor, ouviu dele lacunas no fim do enunciado que segue, na ordem emque, para ficar correto, ele deverá que aparecem.a) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está Três esferas metálicas idênticas, A, B e C, são correta. montadas em suportes isolantes. A esfera A estáb) inverter o passo III com IV, e que sua conclusão está positivamente carregada com carga Q, enquanto as errada. esferas B e C estão eletricamente neutras. Colocam-sec) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está as esferas B e C em contato uma com a outra e, então, errada. coloca-se a esfera A em contato com a esfera B,d) inverter o passo I com II, e que sua conclusão está conforme representado na figura. correta.e) inverter o passo II com III, e que sua conclusão está errada.7. Um estudante deseja determinar o estado deeletrização de uma bexiga de aniversário. Para isso, eleaproxima um corpo A, que não se sabe se está ou nãoeletrizado, e observa que há atração com a bexiga. Depois de assim permanecerem por alguns instantes,Após isso, ele pega outro corpo B, carregado as três esferas são simultaneamente separadas.positivamente, e aproxima-o da bexiga Considerando-se que o experimento foi realizado noe verifica novamente a atração. A partir dessasequência, são feitas as seguintes afirmações:   vácuo k 0  9  109 N  m2 / C2 e que a distância finalI. Não se pode afirmar se o estado de eletrização da (d) entre as esferas A e B é muito maior que seu raio, abexiga é neutro ou carregado. força eletrostática entre essas duas esferas é _______II. Se o corpo A estiver negativamente carregado, então e de intensidade igual a _______.a bexiga está necessariamente neutra.   a) repulsiva  k0Q2 / 9d2
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUES  b) atrativa  k 0Q2 / 9d2 c) 2ª e 4ª. d) 3ª e 4ª.c) repulsiva  k Q /  6d  0 2 2 11. Duas esferas condutoras descarregadas e iguais 1d) atrativa  k Q /  4d  2 2 e 2 estão em contato entre si e apoiadas numa 0 superfície isolante. Aproxima‐se de uma delas ume) repulsiva  k Q /  4d  2 2 bastão eletrizado positivamente, sem tocá‐la, conforme 0 figura a seguir.10. Três esferas idênticas, A, B e C, encontram-se Em seguida as esferas são afastadas e o bastãoseparadas e suspensas por fios isolantes conforme eletrizado é removido.ilustração. É correto afirmar que a) as esferas permanecem descarregadas, pois não há transferência de cargas entre bastão e esferas. b) a esfera 1, mais próxima do bastão, fica carregada positivamente e a esfera 2 carregada negativamente.As seguintes ações e observações são, então, c) as esferas ficam eletrizadas com cargas iguais e derealizadas: sinais opostos. d) as esferas ficam carregadas com cargas de sinaisAções Observações iguais e ambas de sinal negativo, pois o bastão atraiAproxima-se A de cargas opostas.B 12. Na época das navegações, o fenômeno conhecido como “fogo de santelmo” assombrou aqueles que atravessavam os mares, com suas espetaculares manifestações nas extremidades dos mastros das embarcações. Hoje, sabe-se que o fogo de santelmo é uma consequência da eletrização e do fenômeno conhecido na Física como o “poder das pontas”. SobreAproxima-se B de os fenômenos eletrostáticos, considerando-se doisC corpos, é verdade que a) são obtidas cargas de igual sinal nos processos de eletrização por contato e por indução. b) toda eletrização envolve contato físico entre os corpos a serem eletrizados. c) para que ocorra eletrização por atrito, um dos corpos necessita estar previamente eletrizado. d) a eletrização por indução somente pode ser realizadaDas possibilidades apresentadas na tabela seguinte, com o envolvimento de um terceiro corpo. e) um corpo não eletrizado é também chamado de Cargas Das Esferas corpo neutro, por não possuir carga elétrica. Possibilidades A B C 13. Um aluno recebe um bastão de vidro e um pedaço 1ª + + 0 de seda para realizar uma demonstração de eletrização 2ª 0 0 + por atrito. Após esfregar a seda no bastão, o aluno 3ª - - 0 constata que a parte atritada do bastão ficou carregada positivamente. 4ª - + - Nesse caso, durante o processo de atrito, cargasaquelas que estão em conformidade com as elétricasobservações são a) positivas foram transferidas da seda para o bastão.a) 1ª e 2ª. b) negativas foram transferidas do bastão para a seda.b) 1ª e 3ª.
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUESc) negativas foram repelidas para a outra extremidade do bastão.d) negativas foram destruídas no bastão pelo calor gerado pelo atrito.e) positivas foram criadas no bastão pelo calor gerado pelo atrito.14. O que acontece com a força entre duas cargaselétricas (+Q) e (–q) colocadas a uma distância (d) semudarmos a carga (+ Q) por (+ 4Q), a carga (–q) por Duas esferas idênticas, carregadas com cargas Q = 30 ì(+3q) e a distância (d) por (2d)? C, estão suspensas a partir de um mesmo ponto pora) Mantém seu módulo e passa a ser atrativa. dois fios isolantes de mesmo comprimento como mostrab) Mantém seu módulo e passa a ser repulsiva. a figura.c) Tem seu módulo dobrado e passa a ser repulsiva. Em equilíbrio, o ângulo è, formado pelos dois fiosd) Tem seu módulo triplicado e passa a ser repulsiva. °e) Tem seu módulo triplicado e passa a ser atrativa. isolantes com a vertical, é 45 . Sabendo que a massa de cada esfera é de 1 kg, que a Constante de Coulomb é k 9 2 215. Considere uma balança de braços desiguais, de = 9 × 10 N m /C e que a aceleração da gravidade é g 2comprimentos ℓ1 e ℓ2, conforme mostra a figura. No lado = 10 m/s , determine a distância entre as duas esferasesquerdo encontra-se pendurada uma carga de quando em equilíbrio. -6magnitude Q e massa desprezível, situada a uma certa Lembre-se de que ì = 10 .distância de outra carga, q. No lado direito encontra-se a) 1,0 muma massa m sobre um prato de massa desprezível. b) 0,9 mConsiderando as cargas como puntuais e desprezível a c) 0,8 mmassa do prato da direita, o valor de q para equilibrar a d) 0,7 mmassa m é dado por e) 0,6 m 17. Analise as afirmações a seguir: I. Todo objeto que tem grande quantidade de elétrons está eletrizado negativamente. II. Eletrizando-se por atrito dois objetos neutros obtêm- se, ao final deste processo de eletrização, dois objetos eletrizados com carga de mesmo sinal. III. Encostando-se um objeto A, eletrizado mg2 d2 negativamente, em um pequeno objeto B, neutro, apósa) algum tempo o objeto A ficará neutro. (k 0Q 1) 8mg 2 d2b) Deve-se concluir, da análise dessas afirmações, que (k 0Q 1) a) apenas I é correta. 4mg 2 d2 b) apenas II é correta.c) c) apenas II e III são corretas. (3k 0Q 1) d) I, II e III são corretas. 2mg 2 d2 e) não há nenhuma correta.d) 3 k 0Q 1 18. Duas pequenas esferas estão, inicialmente, 8mg 2 d2 neutras eletricamente. De uma das esferas sãoe) 14 (3 3 k 0Q 1 retirados 5,0 × 10 elétrons que são transferidos para a outra esfera. Após essa operação, as duas esferas são16. afastadas de 8,0 cm, no vácuo Dados: -19 carga elementar e = 1,6 × 10 C 9 2 2 constante eletrostática no vácuo k 0 = 9,0 × 10 N.m /C A força de interação elétrica entre as esferas será de 5 a) atração e intensidade 7,2 ×10 N.
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUES 3b) atração e intensidade 9,0 × 10 N. e) I, II e III. 3c) atração e intensidade 6,4 × 10 N. 3d) repulsão e intensidade 7,2 × 10 N. 21. A figura a seguir representa duas cargas elétricas 3e) repulsão e intensidade 9,0 × 10 N. puntiformes positivas, +q e +4q, mantidas fixas em suas posições.19. Três cargas elétricas puntiformes idênticas, Q1, Q2e Q3, são mantidas fixas em suas posições sobre umalinha reta, conforme indica a figura a seguir. Para que seja nula a força eletrostática resultante sobre uma terceira carga puntiforme, esta carga deve ser colocada no ponto a) A.Sabendo-se que o módulo da força elétrica exercida por b) B. -5Q1 sobre Q2 é de 4,0 × 10 N, qual é o módulo da força c) C.elétrica resultante sobre Q2? d) D. -5a) 4,0 × 10 N. e) E. -5b) 8,0 × 10 N. -4 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:c) 1,2 × 10 N. -4d) 1,6 × 10 N. ENERGIA -4e) 2,0 × 10 N. A quase totalidade da energia utilizada na Terra tem sua origem nas radiações que recebemos do Sol. Uma parte20. A mão da garota da figura toca a esfera eletrizada é aproveitada diretamente dessas radiaçõesde uma máquina eletrostática conhecida como gerador (iluminação, aquecedores e baterias solares, etc.) ede Van de Graaf. outra parte, bem mais ampla, é transformada e armazenada sob diversas formas antes de ser usada (carvão, petróleo, energia eólica, hidráulica, etc.). A energia primitiva, presente na formação do universo e armazenada nos elementos químicos existentes em nosso planeta, fornece, também, uma fração da energia que utilizamos (reações nucleares nos reatores atômicos, etc.). (Antônio Máximo e Beatriz Alvarenga. Curso de Física. v.2. S. Paulo: Scipione, 1997. p. 433)A respeito do descrito são feitas as seguintesafirmações: 22. Três esferas estão eletrizadas com cargas p, m, g, tais queI. Os fios de cabelo da garota adquirem cargas elétricas g + m = 9μCde mesmo sinal e por isso se repelem. g + p = 8μCII. O clima seco facilita a ocorrência do fenômeno m + p = 5μCobservado no cabelo da garota. A carga elétrica g em microcoulombs vale:III. A garota conseguiria o mesmo efeito em seu cabelo, a) 6se na figura sua mão apenas se aproximasse da esfera b) 5de metal sem tocá-la. c) 4Está correto o que se lê em d) 3 e) 2a) I, apenas.b) I e II, apenas. 23. A figura a seguir mostra as esferas metálicas, A ec) I e III, apenas. B, montadas em suportes isolantes. Elas estão emd) II e III, apenas.
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUEScontato, de modo a formarem um único condutor seja nula, o módulo da carga -Q deve ser igual adescarregado. Um bastão isolante, carregado com a) q 2carga negativa, -q, é trazido para perto da esfera A, sem b) qtocá-la. Em seguida, com o bastão na mesma posição,as duas esferas são separadas. Sobre a carga final em (q) c)cada uma das esferas podemos afirmar: 2 (q 2) d) 2 (q 2) e) 4 26. Uma pequena esfera, leve e recoberta por papel alumínio, presa a um suporte por um fio isolante, funciona como eletroscópio. Aproxima-se da esfera um corpo carregado A, que a atrai até que haja contato coma) a carga final em cada uma das esferas é nula. a esfera. A seguir, aproxima-se da esfera outro corpo B,b) a carga final em cada uma das esferas é negativa. que também provoca a atração da esfera.c) a carga final em cada uma das esferas é positiva.d) a carga final é positiva na esfera A e negativa na esfera B.e) a carga final é negativa na esfera A e positiva na esfera B.24. O átomo de hidrogênio é constituído por um prótone um elétron. A estabilidade desse átomo é possível àatuação da força centrípeta que, nesse caso, é Considere as afirmações a seguirexatamente a força elétrica. Indique qual o gráfico que I. A e B podem ter cargas de sinais opostos.melhor representa o comportamento da força elétrica F,em relação à distância d, entre o núcleo do hidrogênio e II. A e B estão carregados positivamente.o elétron da eletrosfera. III. A esfera estava, inicialmente, carregada. Pode-se afirmar que APENAS a) I é correta. b) II é correta. c) III é correta. d) I e III são corretas. e) II e III são corretas. 27. Nos vértices A, B e C de um triângulo retângulo isósceles são fixadas, respectivamente, as cargas +Q, +Q e -Q, conforme a ilustração a seguir.25. Quatro cargas elétricas estão fixadas nos vérticesde um quadrado de lado L, como na figura, estandoindicados os módulos e os sinais das cargas. No ponto médio M da hipotenusa do triângulo, é fixada uma carga puntiforme q, a qual ficará sujeita à ação de uma força resultante F . A intensidade de F é: k.q.Q 5 a)Para que a força elétrica total em uma das cargas +q 2
    • FÍSICA LISTA 01ASSUNTO: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO E LEI DE COULOMBPROFESSOR: ILAN RODRIGUES 29. Os corpos ficam eletrizados quando perdem ou k.q.Q 17b) ganham elétrons. Imagine um corpo que tivesse um mol 2 de átomos e que cada átomo perdesse um elétron. Essec) k.q.Q 5 corpo ficaria eletrizado com uma carga, com coulombs, igual ad) k.q.Q 17 Dados: -19 23e) 2 k.q.Q 5 carga do elétron = 1,6 × 10 C; mol = 6,0 × 10 -43 a) 2,7 × 10 -1428. Duas cargas elétricas puntiformes idênticas Q1 e b) 6,0 × 10 -4 -7Q2, cada uma com 1,0 . 10 C, encontram-se fixas c) 9,6 × 10 4 d) 9,6 × 10sobre um plano horizontal, conforme a figura adiante. 42 e) 3,8 × 10Uma terceira carga q, de massa 10 g, encontra-se emequilíbrio no ponto P, formando assim um triângulo 30. Qual dos gráficos a seguir melhor representa aisósceles vertical. Sabendo que as únicas forças que variação da força elétrica que uma carga puntiformeagem em q são as de interação eletrostática com Q1 e exerce sobre outra carga puntiforme quando a distânciaQ2 e seu próprio peso, o valor desta terceira carga é: é alterada entre elas? 9 2 2 2Dados: k0 = 9,0 . 10 N . m /C ; g = 10 m/s -7a) 1,0 . 10 C -7b) 2,0 . 10 C -6c) 1,0 . 10 C -6d) 2,0 . 10 C -5e) 1,0 . 10 C