PUC duas esferas condutoras idênticas possuem cargas elétricas de valores

Renato Brito Simétrico Pré-Universitário-Há 29 anos ensinando com excelência os estudantes cearenses-www.simétrico.com.br 1-Por que Estudar Trabalho e Energia em Eletrostática ? No capítulo de "Trabalho e Energia" (capítulo 5 da apostila 1), mostramos a importância desses conceitos na análise e resolução de problemas de Mecânica, especialmente em situações em que as forças atuantes eram variáveis (força elástica, por exemplo) e, portanto, tornava-se indispensável a aplicação dos conceitos de Energia para solucionar as questões usando apenas matemática do Ensino Médio. Em problemas de Eletrostática, a intensidade da força elétrica que atua sobre cargas elétricas, geralmente, varia, durante o deslocamento delas. Esse fato faz, dos conceitos de Trabalho e Energia, uma ferramenta indispensável ao estudo da dinâmica do movimento de cargas elétricas. 2-Forças Conservativas e Energia Potencial No capítulo de "Trabalho e Energia", aprendemos que Força Conservativa é aquela quem tem Energia potencial associada a ela. Você certamente já ouviu falar em energia potencial elástica (que fica armazenada em molas comprimidas ou elongadas). A existência dessa Epot se deve ao fato de a força elástica ser conservativa. Você também já ouviu falar em energia potencial gravitacional (Epot = m.g.H) que fica armazenada no campo gravitacional  g e depende da massa m e da altura H do corpo em relação a um referencial. Essa Epot existe pelo fato de a força gravitacional (como, por exemplo, a força peso) ser conservativa. Analogamente à Epot gravitacional, existe também a energia potencial elétrica que, fica armazenada no campo elétrico  E durante a atração ou repulsão (interação) entre partículas elétricas. Dizemos, assim, que a força elétrica é conservativa. A energia elétrica que é consumida pelos aparelhos da sua casa diariamente, e que é paga todo mês para a concessionária de energia elétrica, é energia potencial elétrica . Afinal, não existe outro tipo de energia elétrica  ! Você nunca ouviu falar em energia potencial "atrítica", "normáltica", "tracíltica", "empuxíltica". Mas por que não ? Ora, porque as forças de atrito (Fat), normal (N), tração (T), empuxo são não conservativas e, portanto, não têm Epot associada a elas. Na natureza, só existem essas três forças conservativas, conforme resumi na tabela a seguir: Forças Conservativas Energia Potencial Trabalho Realizado Força peso    Epot M g h i F Tpeso M gh M gh   Força elétrica   Epot q V   Feletr i F T qV qV Força elástica   2 K X Epot 2 2 2 i F Felast K X K X T 2 2   Tabela-Forças conservativas e suas energias potenciais Uma das propriedades famosas das forças conservativas é que o trabalho realizado por qualquer uma delas três pode ser calculado fazendo uso da sua energia potencial, pela relação a seguir: FC = Epot inicial-Epot Final (eq1) Através do princípio expresso pela relação eq1, podemos facilmente calcular o trabalho realizado pelas forças peso, força elétrica ou força elástica. Na terceira coluna da tabela, escrevi a expressão para o cálculo do trabalho de cada uma delas, fazendo uso desse teorema. Fica subentendido, na relação eq1, que o trabalho realizado por qualquer força conservativa (FC) só depende da energia da posição inicial (Epot i) e da energia da posição final (EpotF), não dependendo, portanto, do caminho seguido pela força, desde a posição inicial até a final. Dizemos, com isso, que o trabalho realizado por forças conservativas independe da trajetória seguida entre as posições inicial e final. i F 1 2 3 Para exemplificar, observe a figura acima. Os trabalhos realizados pela força peso (por exemplo), da posição inicial até a posição final, ao longo de qualquer um dos três caminhos 1, 2 ou 3 mostrados na figura, são iguais (Tpeso-1 = Tpeso-2 = Tpeso-3), visto que independem da trajetória seguida pelo corpo entre essas duas posições. O mesmo vale para os trabalhos realizados pelas forças elétrica e elástica.

01. (FGV) Deseja-se eletrizar um objeto metálico, inicialmente neutro, pelos processos de eletrização conhecidos, e obter uma quantidade de carga negativa de 3,2 μC. Sabendo-se que a carga elementar vale 1,6 . 10–19 C, para se conseguir a eletrização desejada, será preciso

a) retirar do objeto 20 trilhões de prótons.

b) retirar do objeto 20 trilhões de elétrons.

c) acrescentar ao objeto 20 trilhões de elétrons.

d) acrescentar ao objeto cerca de 51 trilhões de elétrons.

e) retirar do objeto cerca de 51 trilhões de prótons.

02. (FMJ-SP) O cobalto é um elemento químico muito utilizado na medicina, principalmente em radioterapia. Seu número atômico é 27 e cada elétron tem carga elétrica de – 1,6.10–19 C. A carga elétrica total dos elétrons de um átomo de cobalto é, em valor absoluto e em C, igual a

03. Determine a quantidade de elétrons que deve ser perdida por um corpo para que ele adquira uma carga positiva que corresponda a 2,56.10 –10 C.

Dado: a carga elementar vale 1,6.10–19 C.

04. Marque a alternativa que melhor representa os processos pelos quais um corpo qualquer pode ser eletrizado. Eletrização por:

05. Tem-se três esferas condutoras idênticas, A, B e C. A esfera A (positiva) e a esfera B (negativa) são eletrizadas com cargas de mesmo módulo, Q, e a esfera C está inicialmente neutra. São realizadas as seguintes operações:

1) toca-se C em B, com A mantida a distância, e em seguida separa-se C de B.

2) toca-se C em A, com B mantida a distância, e em seguida separa-se C de A.

3) toca-se A em B, com C mantida a distância, e em seguida separa-se A de B.

Qual a carga final da esfera A? Dê sua resposta em função de Q.

06. Em certos dias do ano, frequentemente, tomamos pequenos “choques” ao fecharmos a porta do carro ou ao cumprimentarmos um colega com um simples aperto de mãos. Em quais circunstâncias é mais provável que ocorram essas descargas elétricas?

a) Em dias muito quentes e úmidos, porque o ar se torna condutor.

b) Em dias secos, pois o ar seco é bom isolante e os corpos se eletrizam mais facilmente.

c) Em dias frios e chuvosos, pois a água da chuva é ótima condutora de eletricidade.

d) A umidade do ar não influi nos fenômenos da eletrostática, logo essas descargas poderão ocorrer a qualquer momento.

07. (IFSP) Enquanto fazia a limpeza em seu local de trabalho, uma faxineira se surpreendeu com o seguinte fenômeno: depois de limpar um objeto de vidro, esfregando-o vigorosamente com um pedaço de pano de lã, percebeu que o vidro atraiu para si pequenos pedaços de papel que estavam espalhados sobre a mesa. O motivo da surpresa da faxineira consiste no fato de que:

a) quando atritou o vidro e a lã, ela retirou prótons do vidro tornando-o negativamente eletrizado, possibilitando que atraísse os pedaços de papel.

b) o atrito entre o vidro e a lã aqueceu o vidro e o calor produzido foi o responsável pela atração dos pedaços de papel.

c) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira criou um campo magnético ao redor do vidro semelhante ao existente ao redor de um ímã.

d) ao esfregar a lã e o vidro, a faxineira tornou-os eletricamente neutros, impedindo que o vidro repelisse os pedaços de papel.

e) o atrito entre o vidro e a lã fez um dos dois perder elétrons e o outro ganhar, eletrizando os dois, o que permitiu que o vidro atraísse os pedaços de papel.

08. (Fatec-SP) Três esferas condutoras idênticas, A, B e C, estão sobre tripés isolantes. A esfera A tem inicialmente carga elétrica de 6,4 uC, enquanto B e C estão neutras. Encostam-se as esferas A e B até o equilíbrio eletrostático, e logo após separam-nas. Após isso, o procedimento é repetido, desta vez com as esferas B e C. Sendo a carga elementar 1,6.10−19 C, o número total de elétrons que, nessas duas operações, passam de uma esfera a outra é:

09. Dois corpos de materiais diferentes, quando atritados entre si, são eletrizados. Em relação a esses corpos, se essa eletrização é feita de forma isolada do meio, é correto afirmar que:

a) um fica eletrizado positivamente e o outro negativamente.

b) um fica eletrizado negativamente e o outro permanece neutro.

c) um fica eletrizado positivamente e o outro permanece neutro.

d) ambos ficam eletrizados negativamente.

e) ambos ficam eletrizados positivamente.

10. Três esferas metálicas, A, B e C, de raios iguais, têm cargas -Q, zero e +Q, respectivamente. Faz-se A tocar em B e, depois, em C. A carga final de A será igual a:

11. (PUC) Os corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais:

12. (UFMG) Um isolante elétrico:

13. (UFPel) Em relação à eletrização de um corpo, analise as afirmativas a seguir.

I. Se um corpo neutro perder elétrons, ele fica eletrizado positivamente;

II. Atritando-se um bastão de vidro com uma flanela, ambos inicialmente neutros, eles se eletrizam com cargas iguais;

III. O fenômeno da indução eletrostática consiste na separação de cargas no induzido pela presença do indutor eletrizado;

IV. Aproximando-se um condutor eletrizado negativamente de outro neutro, sem tocá-lo, este permanece com carga total nula, sendo, no entanto, atraído pelo eletrizado.

V. Um corpo carregado pode repelir um corpo neutro.

Estão corretas

14. (UE – PI) Três corpos X, Y e Z estão eletrizados. Se X atrai Y e este repele Z, podemos afirmar que certamente:

15. (IFSP) Raios são descargas elétricas de grande intensidade que conectam as nuvens de tempestade à atmosfera e ao solo. A intensidade típica de um raio é de 30 mil amperes, cerca de mil vezes a intensidade de um chuveiro elétrico, e os raios percorrem distâncias da ordem de 5 km.

Durante uma tempestade, uma nuvem carrega da positivamente aproxima-se de um edifício que possui um para-raios, conforme a figura a seguir:

De acordo com o enunciado, pode-se afirmar que, ao estabelecer-se uma descarga elétrica no para-raios,

a) prótons passam da nuvem para o para-raios.

b) prótons passam do para-raios para a nuvem.

c) elétrons passam da nuvem para o para-raios.

d) elétrons passam do para-raios para a nuvem.

e) elétrons e prótons transferem-se de um corpo a outro.