Fisica iii

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Capítulo 21 Fundamentos de Física Halliday, Resnick, Walker Volume 3 8a. edição
Propriedades das Cargas Elétricas. • Isolantes e Condutores. • Lei de Coulomb.

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Exemplo 1: a) a figura abaixo mostra duas partículas positivamente carregadas situadas em pontos fixos do eixo x. As cargas são: q1 = 1,60x10-19 C e q2 = 3,20x10-19 C, e a distância entre as cargas éR = 0,0200 m. determine o módulo e a r orientação da força eletrostática F exercida pela partícula 2 12 sobre a partícula 1.

Resp.: 1,15x10-24 N; 180o.

Exemplo 1 – b) A figura abaixo é idêntica a anterior, exceto pelo fato de que agora existe uma partícula 3 no eixo x entre as partículas 1 e 2. A partícula 3 tem uma carga q3 = -3,20x10-19 C e está a uma distância 3R/4 r da partícula 1.Determine a força eletrostática F1, total exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 3.

Resp.: 9,00x10-25 N; 0o.

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Exemplo 1 – c) A figura abaixo é idêntica à figura do ítem a), exceto de que agora existe uma partícula 4. A partícula 4 tem uma carga q4 = - 3,20x10-19 C, está a uma distância 3R/4 da partícula 1 e está sobre uma reta que faz um ângulo de 60o com o eixo x. Determine aforça r de atração eletrostática F1, total exercida sobre a partícula 1 pelas partículas 2 e 4.

Resp.: 1,78x10-24 N; 94,0o.

Exemplo 2: A figura (a) mostra duas partículas fixas: uma partícula de carga q1 = + 8q na origem e uma partícula de carga q2 = - 2q em x = L. Em que ponto (que não esteja a uma distância infinita das cargas) um próton pode ser colocado de modo a ficar em equilíbrio (semestar submetido a nenhuma força resultante)? Este equilíbrio é estável ou instável? (Obs.: as figuras (b), (c) e (d) mostram três posições possíveis para o próton.)

Resp.: x = 2L (instável)

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Exemplo 3: Na figura abaixo, duas esferas condutoras iguais, A e B, estão separadas por uma distância a (entre os centros) muito maior que os raios das esferas. A esfera A tem uma cargas positiva + Q,e a esfera B é eletricamente neutra. Inicialmente não existe nenhuma força eletrostática entre as esferas. (Suponha que a carga induzida nas esferas possa ser desprezada porque as esferas estão muito afastadas.) a) As esferas são ligadas momentaneamente por um fio condutor suficientemente fino para que a carga que se acumula no fio possa ser desprezada. Qual é a força eletrostática entre asesferas depois que o fio é removido? b) Agora a esfera A é ligada momentaneamente à terra e, em seguida, a ligação com a terra é removida. Qual é a nova força eletrostática entre as esferas?

Resp.: a) F = b) zero
⎛Q⎞ ⎜ ⎟ 16πε 0 ⎝ a ⎠ 1
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Exemplo 4: O núcleo de um átomo de ferro tem um raio de 4,0x10-15 m e contém 26 prótons. a) Qual é o módulo da força de repulsão eletrostática entre doisprótons do núcleo de ferro separados por uma distância de 4,0x10-15 m ? b)Qual é o módulo da força de atração gravitacional entre os mesmos dois prótons?

Resp.: a) 14 N. b) 1,2x10-35 N.

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Exercícios: 1. Qual deve ser a distância entre a carga puntual q1 = 26,0 μC e a carga puntual q2 = - 47,0 μC para que a força eletrostática entre as duas cargas tenha um módulo de 5,70 N? (Resp.: 1,39 m) 2.Duas partículas de mesma carga são colocadas a 3,2x10-3 m de distância uma da outra e liberadas a partir do repouso. A aceleração inicial da primeira partícula é 7,0 m/s2 e a da segunda é 9,0 m/s2 . Se a massa da primeira partícula é 6,3x10-7 kg, determine: a) a massa da segunda partícula; b) o módulo da carga de cada partícula. Resp.: a) b)

3. Uma partícula com uma carga de + 3,00x10-6 C está a12,0 cm de distância de uma segunda partícula com uma carga – 1,50x10-6 C . calcule o módulo da força eletrostática entre as partículas. (Resp.: 2,81 N)

4. Na descarga de retorno de um relâmpago típico, uma corrente de 2,5x104 A é mantida por 20 μs. Qual é o valor da carga transferida? (Resp.: 0,50 C)

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5. Na figura abaixo, as cargas das partículas são q1 = - q2 = 100 nC e q3 = -q4...
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