Física

Curso de Física Básica - H. Moysés Nussenzveig Resolução do Volume III Capítulo 2 – A Lei de Coulomb

1 - Mostre que a razão da atração eletrostática para a atração gravitacional entre um elétron e um próton é independente da distância entre eles e calcule essa razão. 2 - Em um litro de hidrogênio gasoso, nas condições NTP: a) Qual é a carga positiva total contida nas moléculas e neutralizada pelos elétrons? (Resp.: 8,6 x 10³ C) b) Suponha que toda a carga positiva pudesse ser separada da negativa e mantida à distância de 1 m dela. Tratando as duas cargas como puntiformes, calcule a força de atração eletrostática entre elas, em kgf. (Resp.: 6,8 x 1016 kgf). c) Compare o resultado com uma estimativa da atração gravitacional da Terra sobre o Pão de Açúcar. (Resp.: A atração eletrostática é da ordem de 106 vezes maior). 3 - O modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio pode ser comparado ao sistema Terra-Lua, em que o papel da Terra é desempenhado pelo próton e o da Lua pelo elétron, a atração gravitacional sendo substituída pela eletrostática. A distância média entre o elétron e o próton no átomo é da ordem de 0,5 . a) Admitindo esse modelo, qual seria a freqüência de revolução do elétron em torno do próton? Compare-a com a freqüência da luz visível. (Resp.: 7,2 x 1015 s-1, da ordem das freqüências da luz visível). b) Qual seria a velocidade do elétron na sua órbita? É consistente usar a eletrostática nesse caso? É consistente usar a mecânica não-relativística? (Resp.: 2,3 x 10³ km/s, menos de 1% da velocidade da luz, podendo ainda ser tratada como não relativística. Não é consistente, na física clássica, usar a eletrostática neste modelo. Um estado estacionário só é obtido na física quântica). 4 - Uma carga negativa fica em equilíbrio quando colocada no ponto médio do segmento de reta que une duas cargas positivas idênticas. Mostre que essa posição de equilíbrio é estável para pequenos deslocamentos da carga negativa em direções perpendiculares ao segmento, mas que