Questões de Concurso sobre Eletrostática e Lei de Coulomb. Força Elétrica

Os microscópios de força atômica funcionam com base na força de repulsão (Força de Coulomb) entre os núcleos atômicos e uma haste muito fina carregada, chamada de ponta de prova.

Uma dessas pontas de prova é colocada verticalmente sobre uma amostra plana fixada na horizontal. A ponta de prova varre a amostra horizontalmente, conforme figura a seguir.

Suponha que essa ponta de prova esteja carregada positivamente e ao aproximar de um núcleo atômico meça a força de repulsão ao mesmo. E que essa força seja marcada no eixo y do gráfico como positiva e que o movimento de aproximação da ponta de prova se dê no eixo x do valor -d ao valor +d. Nessas condições, assinale a alternativa que apresenta o gráfico que corresponde ao valor da força medida pela ponta de prova.

Um campo elétrico é gerado por uma partícula de carga puntiforme Q = 5,0 · 10^-6 C no vácuo.

O trabalho realizado pela força elétrica para deslocar a carga de prova q=2 · 10^-8 C do ponto X para o ponto Y, que estão a 0,20 m e 1,50 m da carga Q, respectivamente, conforme o desenho abaixo é:

Dado: Constante eletrostática do vácuo k₀=9 · 10⁹ N m²/C²

Dois fios idênticos A e B de comprimento L estão em paralelo e são percorridos por uma corrente elétrica l_A = I e I_B =2I, respectivamente, ambas no mesmo sentido. Se esses fios distam de uma distância d e sendo d muito menor do que L. É correto afirmar que:

Uma partícula eletrizada positivamente com uma carga igual a 5 µC é lançada com energia cinética de 3 J, no vácuo, de um ponto muito distante e em direção a uma outra partícula fixa com a mesma carga elétrica.

Considerando apenas interações elétricas entre estas duas partículas, o módulo máximo da força elétrica de interação entre elas é, em N, igual a

O gráfico representa a intensidade do campo elétrico (E) criado por uma esfera maciça isolante de raio R, uniformemente carregada, em função da distância ao seu centro (r), para valores de r < R.

Adotando o valor $k=9x10^9\frac{Nx{m}^2}{C^2}$ para a constante eletrostática e π = 3, o valor da densidade volumétrica de cargas dessa esfera é:

Uma barra condutora AC, de comprimento L = 60,0 cm, resistência desprezível, apoiada em trilhos condutores retos, paralelos e de resistência desprezível, é interligada a um bloco de massa m = 1,2 kg através de uma corda inextensível (de massa desprezível) e uma polia ideal. Considere que as extremidades do trilho estão ligadas a um gerador de força eletromotriz E e de resistência interna R = 2,0 $\Omega$. Essa barra é puxada pelo bloco e se desloca com velocidade constante v de 25,0 m/s. O campo de indução magnética é perpendicular ao plano do sistema e tem o valor de B = 0,4 T. Além disso, a aceleração da gravidade no local é g = 10,0 m/s² e o sistema é apresentado na figura abaixo.

Qual é o valor da força eletromotriz E do gerador?

Considere uma bobina circular de 200 voltas e 5,0 cm de raio, localizada em uma região onde existe um campo magnético uniforme de 1,25 T. A espira encontra-se inicialmente paralela ao campo magnético e é girada em um quarto de volta em 15 ms. Assinale a alternativa que contém o valor que melhor representa a força eletromotriz média induzida na espira durante o movimento de giro descrito.

Em um experimento, faz-se incidir luz de comprimento de onda λ = 4,0 × 10^–8 m sobre uma placa metálica de sódio e observa-se a ocorrência do efeito fotoelétrico. O gráfico representa a energia cinética máxima adquirida por um fotoelétron emitido por uma placa de sódio, em função da frequência da luz incidente sobre ela.

Adotando o valor h = 4,0 × 10^–15 eV × s para a constante de Planck e c = 3,0 × 10⁸ m/s, o valor da energia cinética máxima adquirida por um fotoelétron emitido pela placa de sódio, nesse experimento, é de

Três partículas carregadas são mantidas fixas em um eixo qualquer. A partícula a de carga q_a, está na posição –t do eixo; a partícula , de carga , está na posição +t do mesmo eixo. Marque a alternativa que apresenta o valor da razão q_a/q_b para que a força eletrostática seja nula em q_c se a partícula está na posição +0,5t.

Considere uma espira retangular de dimensões – largura 6m e altura 4m, imersa em um campo magnético, perpendicular ao plano da folha de papel e apontando para dentro da folha de papel, dado por B = 4t²x³, sendo B e tesla, t em segundos e x em metros. Calcule o módulo da força eletromotriz induzida na espira no instante t = 0,002s.

Determine o valor em µF da capacitância equivalente entre os pontos a e b da associação de capacitores abaixo:

Obs.: C = 30µF

Em uma região do espaço completamente afastada da influência de outras cargas elétricas, temos um anel circular de raio r e espessura desprezível uniformemente carregado com carga elétrica $Q$ . Seja P um ponto sobre o eixo de simetria do anel e situado a uma distância $\chi$ do centro do anel. O módulo do campo elétrico E gerado pela distribuição de cargas do anel no ponto P é:

Observação: A permissividade elétrica na região onde encontra-se o anel é 𝜀.

A figura abaixo, representa 5 elétrons (e) em movimento circular, ao redor no núcleo, em cinco órbitas diferentes (R = 1 a R = 5).

Fonte: adaptada de:"Modelo de Bohr" em SóQ. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2019.

Considerando a força centrípeta associada a trajetória circular dos elétrons, qual órbita apresenta maior valor para a força centrípeta?

O ataque viral é simples e fulminante. Ele se encosta à superfície externa de uma célula (processo chamado absorção) e injeta nela seu material genético. A penetração pode se dar:

I. Por endocitose, quando a própria célula hospedeira “engole” o vírus, destrói o capsídeo e absorve o material genético viral. É o que acontece com os vírus da gripe.

II. Por injeção do material genético, ficando o capsídeo do vírus fora da célula. Isso ocorre com os que atacam bactérias (bacteriófagas).

III. Por fusão do capsídeo com a membrana da célula hospedeira. É o que faz uma classe especial de vírus, o retrovírus, como o HIV.

São corretas as afirmativas:

Um pêndulo simples de comprimento 1,0 m, massa de 5,0 x 10^-3 kg e carga elétrica -8,0 μC é inserido em uma região que possui um campo elétrico uniforme e vertical E. Sendo o período do pêndulo igual a 1,2 s, o módulo do campo elétrico é, aproximadamente:

Próximo ao planeta Terra existe um corpo celeste em equilíbrio.

Qual é a razão, em kg/C, aproximada entre a massa e a carga elétrica desse corpo celeste, se sobre ele atuam apenas as forças elétrica e gravitacional em sentidos opostos?

Dados: constantes em unidades do Sistema Internacional de unidades. A constante de gravitação universal é 6,7 x 10^-11; a constante eletrostática é 9,0 x 10⁹, a massa da Terra é 6,0 x 10²⁴ e carga elétrica da Terra é – 5,8 x 10⁵.

Um plano muito grande, a ponto de ser considerado infinito, possui uma densidade superficial de carga $\sigma$ = 18,0 $\mu$C/m². Qual é o campo elétrico, em N/C, a uma distância de 2,0 cm do centro da placa?

Dado

Considere $ϵ$₀= 9,0×10^-12 C2/(N×m²)

Duas partículas eletrizadas A e B, localizadas num plano isolante e horizontal α, estão em repouso e interligadas por um fio ideal, também isolante, de comprimento 𝓁 igual a 3 cm, conforme ilustrado na figura abaixo.

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A partícula A está fixa e B pode mover-se, sem quaisquer resistências sobre o plano. Quando B, que tem massa igual a 20 g, está em repouso, verifica-se que a força tensora no fio vale 9 N. Imprime-se certa velocidade na partícula B, que passa a descrever um movimento circular uniforme em torno de A, de tal forma que a força tensora no fio altera-se para 15 N. Desprezando as ações gravitacionais, enquanto a tensão no fio permanecer igual a 15 N, pode-se afirmar que a energia do sistema, constituído das partículas A e B, será, em J, de

Em 1913, Niels Bohr apresentou um modelo atômico que considerava os dados obtidos por Rutherford e descrevia, em boa parte, os dados de espectroscopia do Hidrogênio. Analisando-se os postulados de Bohr, são feitas as seguintes afirmações:

I. Um dos postulados do modelo atômico de Bohr estabelece que os elétrons se movem em órbitas estáveis, sendo o momento angular orbital L um múltiplo inteiro de $\hslash$ (constante reduzida de Planck), portanto(constante reduzida de Planck), portanto

$L=$ |$\overrightarrow{r}$$x\overrightarrow{p}$| $=r\mu v=n\hslash$ , onde n = 1,2,3, ....

onde é o raio da órbita, é a massa reduzida do sistema elétron núcleo e é a velocidade do elétron na órbita.

II. Somente existe força eletromagnética entre o núcleo e os elétrons no átomo.

III. A partir da definição da força centrípeta, podemos obter os raios orbitais permitidos pelo modelo de Bohr, e esse é definido como:

$r=\frac{{\hslash }^2}{\mu k{e}^{2^{{}^{n^2}}}}$ ,

onde k é constante dielétrica de Coulomb e a carga elementar.

IV. A partir do postulado de Bohr, pode-se concluir que a energia do elétron é quantizada e, portanto, pode assumir valor que seja diretamente proporcional à .

Considerando-se as afirmativas acima, conclui-se que estão corretas apenas

Uma espira circular de raio 1,00 cm é colocada no interior de um solenoide de raio 4,00 cm e 10,0 voltas por cm, de maneira que a normal do plano formado pela espira é paralela ao eixo principal do solenoide. O solenoide está ligado a um gerador e por ele passa uma corrente elétrica alternada dada por I(t) = I₀ cos($\omega$t), onde I₀ vale 3,00 mA e $\omega$ = 120$\pi$ rad/s.

O módulo do valor máximo da força eletromotriz induzida na espira circular, em volts, é

Dado

$\pi$ = 3,14

$\mu$₀ = 4$\pi$×10^-7 N/A²