NOTA - CBPF

PROFESSOR:TADEU
COLÉGIO SANTA MARIA
2009 – RUMO AOS 70 ANOS
AVALIAÇÃO 2ª ETAPA
1º BLOCO
ENSINO MÉDIO
DISCIPLINA: FÍSICA II
NOTA:
DATA: ___/___/___ 3º MÉDIO:___
ALUNO(A): N°
Atenção! É importante a escrita legível. Não serão aceitas rasuras. Revise sua avaliação antes de entregá-la.
1ª Questão) Qual dos diagramas a seguir, melhor representa a variação espacial do módulo do campo elétrico
com relação ao centro de uma esfera condutora de raio R, carregada e em equilíbrio eletrostático?
Resolução
O campo elétrico dentro de uma esfera condutora em equilíbrio eletrostático é sempre zero, apenas na
alternativa [B] o campo elétrico dentro da esfera é nulo, e para pontos fora da esfera o campo elétrico decresce
com o inverso da distância ao quadrado, a única alternativa correta é a [B].
2ª Questão) Devido à presença das cargas elétricas Q1 e Q2, o vetor campo elétrico resultante no ponto P da
figura a seguir é melhor representada pela alternativa:
Resolução
O campo elétrico é uma grandeza física vetorial. Se a carga Q é positiva, o campo elétrico é sempre para fora
(divergente), e a carga Q, negativa, cria um campo em direção a ela (convergente). Para obter o campo elétrico
resultante no ponto P devemos somar os vetores E1 e E2, veja como é feita a soma na figura abaixo. Alternativa
correta [D].
3ª Questão) Na figura deste problema, que mostra um anel eletrizado uniformemente com uma carga q, a reta
Ox representa um eixo perpendicular ao plano do anel, passando pelo seu centro O. Pode-se mostrar que em um
ponto P, deste eixo, situado a uma distância x de O, o valor do campo elétrico criado pela carga Q é dado por

E=
K
qx
0
2 2
( r + x
A direção e o sentido de E estão mostrados na figura. Usando a equação fornecida, determine o valor de E no
centro O do anel.
Resolução
No centro do anel temos x = 0, substituindo x na equação do campo elétrico, obtemos
K 0qx
K 0q.
0
E = = = 0
2 2 3 / 2 2 2 3 / 2
( r + x ) ( r + 0 )
ou seja, no centro do anel o campo elétrico é nulo, o que já era previsível devido à simetria do problema.
4ª Questão) No vácuo ( K = 9 . 10 9 N.m²/C²), colocam-se as cargas QA = 48 . 10 -6 C e QB = 16 . 10 -6 C,
respectivamente, nos pontos A e B representados a seguir. Determine o módulo do campo elétrico resultante no
ponto C devido à presença das cargas.
E
E
E
ou
E
2
R
2
R
R
R
=
E
=
2
A
8,
1×
10
Resolução
+
)
3 / 2
Primeiro vamos determinar o módulo do campo elétrico
criado por QA e QB no ponto C, para as duas cargas d = 40cm
= 0,4m.
E
6
= ( 2,
7×
10 )
A
9
k 0Q
A 9×
10 × 48×
10
= = 2
−1
2
d ( 4×
10 )
−6
6
= 2,
7×
10
9
−6
k 0Q
B 9×
10 × 16×
10
5 N
E B = =
9×
10
2
− =
1 2
d ( 4×
10 )
C
A direção e o sentido de EA e EB são mostrados na figura ao
lado. Pela geometria da figura podemos determinar o campo
elétrico resultante no ponto C usando o Teorema de Pitágoras.
2
E B
12
6
≅ 2,
8×
10 N / C
2
=
+ ( 9×
10
5
8,
1×
10
)
6
2
= 8,
1×
10
N / C
12
N
C

5ª Questão) Na figuras, três cargas positivas e pontuais q são colocadas sobre a circunferência de um círculo de
raio R de três maneiras diferentes. As afirmações seguintes se referem ao potencial eletrostático em O, centro da
circunferência (o zero dos potenciais está no infinito):
I) O potencial em O nas figuras 1 e 3 é dirigido para baixo.
II) O potencial em O tem o mesmo valor (não nulo) nos três casos.
III) O potencial em O na figura 2 é nulo.
Está(ão) certa(s) a(s) afirmação(ões):
a) I e II somente. c) I somente. e) I e III somente.
b) II somente. d) III somente.
Resolução
I) O potencial em O nas figuras 1 e 3 é dirigido para baixo.
Falsa, o potencial elétrico é uma grandeza escalar, portanto, NÃO se atribui a ele direção e sentido como se faz
com uma grandeza vetorial.
II) O potencial em O tem o mesmo valor (não nulo) nos três casos.
Verdadeira, o potencial elétrico no ponto O é a soma algébrica dos potenciais individuais de cada carga no
mesmo ponto, como todas as cargas são positivas o potencial elétrico será diferente de zero.
3 0
0
0
0
0 K q K q K q K q
= + + = >
V o
III) O potencial em O na figura 2 é nulo.
Falsa.
R
R
6ª Questão) A figura representa algumas superfícies equipotenciais de um campo eletrostático e os valores dos
potenciais correspondentes.
a) Represente o vetor campo elétrico nos pontos a e b da figura.
Resolução
R
R
Sabemos que a direção do vetor campo elétrico é
perpendicular às superfícies equipotenciais, com o
sentido que vai do potencial maior para o menor. Assim
traçamos retas auxiliares tangentes às superfícies
equipotenciais para construir as linhas de força que
passam pelos pontos a e b, perpendiculares às superfícies
equipotenciais e com sentido como descrito na figura.

)Qual o trabalho realizado pela força elétrica para levar uma carga q, de 2 .10 -6 C, do ponto a ao ponto b?
Resolução
T = q.
V
Onde V nesta situação é a diferença de potencial elétrico entre os pontos a e b, ou seja,
−6
= q.(
V −V
) = 2.
10 .[ 20 − ( −10)]
T a b
T
=
2.
10
−6
. 30 =
60.
10
7ª Questão) A maioria dos relógios digitais é formada por um conjunto de quatro displays, compostos por sete
filetes luminosos. Para acender cada filete, é necessária uma corrente elétrica de 10 miliampères.
O 1º e o 2º displays do relógio ilustrado abaixo indicam as horas, e o 3º e o 4º indicam os minutos.
Admita que esse relógio apresente um defeito, passando a indicar, permanentemente, 19 horas e 06 minutos. A
pilha que o alimenta está totalmente carregada e é capaz de fornecer uma carga elétrica total de 720 coulombs,
consumida apenas pelos displays. Calcule o tempo, em horas, para a pilha descarregar totalmente. (1 mA=10 -3
A)
Resolução
Para cada filete luminoso é necessária uma corrente elétrica de i = 10 mA, no display acima temos 20 filetes
ligados, a corrente elétrica total (it) para manter 20 filetes funcionando será
−3
it= 20.
10=
200mA=
200.
10 = 0,
2A
Pela definição de corrente elétrica temos
∆Q
it =
∆t
onde ∆ Q = 720C
, então
=
∆t
720
0 , 2
0 , 2.
∆t = 720
720
∆ t = = 3600s
= 1h
0,
2
Lembre-se que estamos trabalhando com unidades do S.I. e o tempo é medido em segundos, para converter de
segundos para hora basta dividir por 60, ou seja, 3600s/60 = 1 hora.
8ª Questão)
Na tira, Garfield, muito maldosamente, reproduz o famoso experimento de Benjamin Franklin, com a diferença
de que o cientista, na época, teve o cuidado de isolar a si mesmo de seu aparelho e de manter-se protegido da
chuva de modo que não fosse eletrocutado como tantos outros que tentaram reproduzir o seu experimento.
Franklin descobriu que os raios são descargas elétricas produzidas geralmente entre uma nuvem e o solo ou
−6
=
6.
10
−5
J

entre partes de uma mesma nuvem que estão eletrizadas com cargas opostas. Hoje sabe-se que uma descarga
elétrica na atmosfera pode gerar correntes elétricas da ordem de 10 5 ampères e que as tempestades que ocorrem
no nosso planeta originam, em média, 100 raios por segundo. Determine a ordem de grandeza do número de
elétrons que são transferidos, por segundo, por meio das descargas elétricas.
Use para a carga de 1 elétron: 1,6 . 10 -19 C
Resolução
5
Primeiro vamos determinar a carga elétrica total. Sabemos que a corrente de uma descarga elétrica é i≅
10 A ,
5 7
porém, ocorrem , em média, 100 raios por segundo, ou seja, a corrente total é it≅ 100 . i=
100.
10 = 10 A ,
então
∆Q
it
=
∆t
∆Q
= it.
∆t
onde ∆ t = 1s
,
7
∆ Q = 10 . 1 = 1.
10
Agora podemos determinar o número de elétrons
∆Q
= ne
7
∆Q
1.
10
n = = −19
e 1,
6.
10
7+
19
= 0,
625.
10
26
= 0,
625.
10
25
= 6,
25.
10 elétrons
Como 6,25 > 3,16 a ordem de grandeza do número de elétrons é igual a 10 25+1 = 10 26
EQUAÇÕES:
Q = n.
e;
F = q.
E;
KQ
E = ; 2
d
V
KQ
= ;
d
V = E.
d;
7
C
V
=
E
q
pe
;
∆Q
i = .
∆t