P5

               P5 – Livro Moderna Plus Volume 3

                          

              Enunciado:

               Duas cargas elétricas positivas e puntiformes, das quais uma é o triplo da outra,
               repelem-se com forças de intensidades 2,7 N no vácuo, quando a distância entre
               elas é 10 cm. Determine a menor  das cargas.

                            

                Dicas:

                                              

             ·         Primeiramente, tente organizar as informações que lhe foram dadas no enunciado. Isso pode ser muito útil, pois à medida que pratica esse método, ganhará agilidade e, portanto, tempo precioso.

              ·         Desenhe a figura, pois assim estará organizando graficamente as informações dadas, dando menos margem ainda para confusões.

                         

                Resolução:

                     

                   De acordo com o enunciado:                 - Cargas: Q e 3Q;

                                                                           - F_e = 2,7 N;

                                                                           -K = K₀(vácuo);

                                                                          - d = 10 cm = 0,1 m  

        

                     Cálculos:

                   

                   O enunciado pede o valor de Q. Sabemos pela Lei de Coulomb que:

                     Desse modo, substituindo os valores dados no enunciado na equação, acharemos
                o valor de Q:

P3

Enunciado:

Considere um eletroscópio de folhas descarregado. São realizadas as seguintes operações:

a) Aproxima-se da esfera do eletroscópio um corpo positivamente eletrizado.

b) Liga-se o eletroscópio na Terra.

c) Desfaz-se a ligação com a Terra e, a seguir, afasta-se o corpo eletrizado.

Dica:

-Para entender os conceitos envolvidos no exercício, basta lembrar que cargas positivas e negativas se atraem, e que um corpo neutro também possui elétrons e prótons.

Resolução:

a) Quando aproximamos um corpo positivamente eletrizado do eletroscópio, o primeiro exerce uma atração sobre os elétrons do segundo. Essa atração faz com que os elétrons se aproximem do corpo eletrizado, de forma que a parte da esfera proxima desse corpo está negativa e o resto está positivo. É por isso que as duas metades da folha se repelem, por estarem ambas positivamente carregadas.

b) Ao ligarmos a esfera à Terra, a parte positiva da esfera atrai os elétrons da Terra, de forma que temos agora uma parte neutra e uma parte negativa (a que está mais próxima do corpo eletrizado)

c) Retirando o corpo eletrizado E desconectando a esfera da Terra, observamos que os elétrons extras distribuem-se uniformemente pelo eletroscópio, que agora está negativo. Essa distribuição uniforme ocorre por causa da repulsão entre os próprios elétrons, que se organizam de modo a ficarem tao afastados quanto possivel. Alem disso, agora que o eletroscópio está negativo, as duas partes da folha (agora negativa) se repelem.­­­­

Leis de Newton

Questão: (P.258 – Os Fundamentos da Física) Um operário usa uma empilhadeira de massa total igual a uma tonelada para levantar verticalmente uma caixa de massa igual a meia tonelada, com uma aceleração inicial de 0,5 m/s², que se mantém constante durante um curto intervalo de tempo. Use g = 10 m/s² e calcule, nesse curto intervalo de tempo:

a) intensidade da força que a empilhadeira exerce sobre a caixa;

b) a intensidade da força que o chão exerce sobre a empilhadeira (despreze a massa das partes móveis da empilhadeira).

Dicas:

            — Faça um desenho com as forças (peso e normal/contato) que atuam tanto na empilhadeira, como na caixa.  

            — Como a empilhadeira está em repouso, então a força resultante que atua nela vale zero. Matematicamente, F_RE = 0.

            — Para a caixa, utilize F_R = m×a.

Resolução:

a) F_RC = m_C×a_C

a) N_C – 5000 = 500×0,5

a) N_C = 5250 N

b) Repouso Þ F_RE = 0

b)                      N_E = P_E + N_C

b)                      N_E = 10000 + 5250 = 15250 N

MA

Calorimetria e Equilíbrio Térmico

Questão: 400 g de água a 22ºC são colocados em contato com 150 g de gelo a – 20º C. Descrever o sistema no equilíbrio térmico.

 

Dados:
        - PF = 0ºC e PE = 100ºC.
        - c_{água no estado líquido} = 1,0 cal/gºC.
        - c_{água no estado sólido} = 0,5 cal/gºC.
        - L_fusão = 80 cal/g.

Dica: Em um sistema termicamente isolado, a soma dos Q_trocadas é igual a 0. Matematicamente, temos que:

SQ_trocadas = 0

Obs.: essa propriedade é válida mesmo que os corpos não tenham atingido o equilíbrio térmico. É uma decorrência do Princípio da Conservação de Energia. 

Resolução:

Resolução 1: Supondo que a água esfrie até 0ºC:

            1) Q_água = (m×c×Dq)_água = 400×1×(0 – 22) ÞQ_água = – 8800 cal
          2) Q_sól = (m×c×Dq)_sól = 150×0,5×[0 – (–20)] ÞQ_sól = 1500 cal (dá para esquentar o gelo até 0ºC)

            3)Q_f = m×L_f = 150×80 ÞQ_f = 12000 cal

            4) Q_T = Q_sól + Q_f= 13500 cal

            Como |Q_f| < |Q_água| < |Q_T|, apenas uma fração de gelo derreterá e a temperatura final será de 0ºC.

Das 8800 cal fornecidas pela água, 1500 são usadas para elevar a temperatura do gelo a 0ºC. Sobra 7300 cal (8800 – 1500) para derreter o gelo:    

5) Q_f= m×L_fÞ 7300 = m×80 Þ m = 91,25 g

Então, no equilíbrio térmico, teremos 491,25 g (91,25 + 400) de água a 0ºC e 58,75 g (150 – 91,25) de gelo a 0ºC.

Resolução 2: Construir a curva de resfriamento da água e a curva de aquecimento do gelo. No ponto em que elas se encontrarem, ter-se-á o equilíbrio térmico.

MA

Movimento Uniforme

Questão: (UFPE) Um caminhão se desloca com velocidade constante de 144 km/h. Suponha que o motorista cochile durante 1,0 s. Qual o espaço, em metros, percorrido pelo caminhão nesse intervalo de tempo se ele não colidir com algum obstáculo?

Dicas:

            ● Para converter uma velocidade em km/h para m/s basta dividi-la por 3,6.

            ● Lembre-se que no MU (Movimento Uniforme) é válida a fórmula  Ds = v_cte×Dt.

Resolução:

            1) Cálculo da velocidade em m/s

            v = 144 km/h = 40 m/s

            2) Cálculo do espaço percorrido em 1,0 s

Ds = v_cte×Dt.

Ds = 40×1

Ds = 40 m

MA