RESOLUÇÕES

01- Define-se a intensidade de corrente elétrica como sendo a grandeza escalar  ---  i=Q/Δt. Esta expressão fornece a intensidade média de corrente elétrica mas também pode medir corrente elétrica constante.

 A unidade de corrente elétrica no SI é o ampère ( em homenagem ao físico e matemático francês André Marie Ampère “1775-1836”), de símbolo A.

I=Q/Δt  ---  1 ampère=1 coulomb/1 segundo  ---  1A=1C/1s 

No caso do exercício--- I=Q/Δt--- 20.10^-3=Q/2 --- Q=40.10^-3C --- Q=n.e --- 40.10^-3=n.1,6.10^-19 ---

n= 40.10^-3/1,6.10^-19=25.10¹⁶ --- n=2,5.10¹⁷--- OG=1.10¹⁷ --- OG=10¹⁷ elétrons.

02- O vetor deslocamento é obtido unindo-se o ponto inicial de partida (A) ao ponto final de

chegada (D) conforme a figura acima, onde a intensidade de d vale d² = 6² + 8² --- d=10m.

A velocidade vetorial média é fornecida por:

Em módulo--- V_m=d/Δt--- 0,4=10/Δt --- Δt=10/0,4 --- Δt=25s.

03- Quantidade de movimento do sistema (as duas irmãs) antes do empurrão, quando ambas estão

em repouso --- Q_sa = Q_Ana + Q_Iabel= m_Ana.V_Ana + m_Isabel.V_Isabel=20.0 + 15.0 --- Q_sa=0.

Quantidade de movimento do sistema (as duas irmãs) depois do empurrão, quando a velocidade de

Ana é V_Ana=1,5m/s (lembre-se de que não existe atrito, em qualquer instante a velocidade é a mesma --- Q_sd = Q_Ana + Q_Iabel= m_Ana.V_Ana + m_Isabel.V_Isabel=20.1,5 + 15.V_Isabel --- Q_sd= 30 + 15.V_Isabel.

Q_sa = Q_sd--- 0 = 30 + 15.V_Isabel --- V_Isabel= - 2m/s (em qualquer instante, pois não existe atrito e o sinal negativo apenas quer dizer que elas se movem em sentidos contrários).

04- Se não existe atrito o sistema pode ser considerado conservativo:

Energia mecânica em A onde a bolinha é liberada do repouso (V_A=0)--- E_mA=m.V_A²/2 + m.g.h_A= m.0²/2 + m.10.10 --- E_mA=100m.

Energia mecânica em Bonde a bolinha se encontra na altura h_B=2,8m e possui velocidade V_B ---

E_mB=m.V_B²/2 + m.g.h_B=m.V_B²/2+ m.10.2,8 --- E_mB=m.V_B²/2 + 28m.

Pelo teorema da conservação da energia mecânica--- E_mA=E_mB--- 100m = m.V_B²/2 + 28m ---

mV_B²/2 = 72m --- V_B²=144 --- V_B=12m/s.

O enunciado pede a componente horizontal de V_B=12m/s--- no triângulo hachurado --- cos60^o=

V_h/V_B--- 1/2 = V_h/12 --- V_h=6m/s.

05- O exemplo a seguir é semelhante ao do exercício, apenas a carga substitui o carro:

Carro de massa m sobre um plano horizontal descrevendo uma curva de raio R, com atrito de escorregamento lateral.

Nesse caso, a força horizontal que evita que ele derrape (saia pela tangente) é aforça de atrito  que é a própria resultante centrípeta , ou seja, .

F_c=F_at=m.V²/R

A força de atrito estático será máxima quando o carro estiver na iminência  de escorregar para fora da pista e nesse caso F_atemáximo=m_eN=m_eP=m_emg  ---  F_c=F_atmáx  ---  mV²/R=m_emg  ---  , que é a máxima velocidade com que ele consegue fazer a curva sem derrapar.

Substituindo os valores--- V=√(0,4.100.10) --- V=20m/s.

06- Na primeira experiência a distensão da mola provoca uma força elástica que equilibra a força peso da bolinha--- F_e1=P --- kx₁ = mg --- P=kx₁ = ρ_BgV_b (I)

Na segunda experiência a distensão da mola provoca uma força elástica que, somada à força de empuxoequilibra a força peso --- F_e2 + E = P --- k_x2 + ρ_AgV_B = (I) --- k_x2 + ρ_AgV_B = kx₁ --- k(x₁ – x₂) = ρ_AgV_B --- k(x₁ – x₁/2) =ρ_AgV_B --- kx₁/2=ρ_AgV_B --- (I)/2 =ρ_AgV_B --- ρ_BgV_B/2 = ρ_AgV_B --- ρ_B/ρ_A=2.

07- V_i=16L--- P_i=30atm --- T_i --- V_f=8L --- P_f=? ---T_f=T_i/2 --- P_i.V_i/T_i = P_f.V_f/T_f--- 30.16/T_i = P_f.8/T_i/2

480/T_i = 16P_f/T_i --- P_f=480/16 --- P_f=30 atm.

08- O vetor campo elétrico na nova direção vale--- E=10.cos37^o=10.0,8 --- E=8,0 V/m

09- Com a chave aberta você terá o circuito da figura e sendo o voltímetro ideal (resistência interna

infinita) ele se comporta como um isolante, não circulará corrente elétrica e o voltímetro indicará a fem da bateria --- U=12V .

Com a chave fechada você terá o circuito da figura e sendo o voltímetro ideal (resistência interna

infinita) ele se comporta como um isolante, não passando corrente elétrica por ele (você pode retirá-lo do circuito) e a corrente elétrica fornecida, indicada pelo amperímetro, i_f=0,05 A, passará por R₁ e por R₂ --- observe que , nesse caso, o voltímetro indicará V_F=10V que é a ddp (tensão) na resistência R₂ onde ele está ligado em paralelo.

Em R₂--- i=0,05 A e V_f=10V --- R₂=V_f/i=10/0,05 --- R₂=200Ω.

O resistor equivalente R_eq vale R_eq=200 + R₁(estão em série), é percorrido por i=0,05 A e está submetido à uma ddp de U=12V --- R_eq=U/i --- (200 + R₁) = 12/0,05 --- 200 + R₁ = 240 --- R₁=40 Ω

10- Carga elétrica q lançada com velocidade  lançada perpendicularmente às linhas de indução de um campo magnético uniforme   ---  observe que, neste caso o ângulo entre e é 90^o e que sen90^o=1.

Na figura abaixo uma carga positiva q penetra com velocidade no ponto A numa região em que existe um campo magnético uniforme  penetrando na folha. Observe que e são perpendiculares e, como a velocidade  é sempre tangente à trajetória em cada ponto, a força magnética , obtida pela regra da mão esquerda e indicada na figura é sempre dirigida para o centro deuma

circunferência de raio R. Assim, a carga q realizará um movimento circular uniforme com velocidade de intensidade constante .

A expressão matemática dessa força magnética é F_m=q.V.B.senθ=q.V.B.1  ---  F_m=q.V.B  ---  lembrando que a força magnética F_m é responsável pelo movimento circular é a força resultante centrípeta de intensidade F_c=m.V²/R  ---  F_m=F_c  ---  q.V.B=m.V²/R  ---R=m.V/q.B --- q=mV/RB (I) 

 No caso do exercício:

Cálculo da velocidade da partícula--- E_c=mV²/2 --- 2.10^-17 = 10^-29.V²/2 --- V²=4.10^-17/10^-29=4.10¹²

V=√(4.10¹²)--- V=2.10⁶m/s.

Substituindo os dados fornecidos na equação (I) acima:

q=mV/RB=10^-29.2.10⁶/2.10^-5=2.10^-23/2.10^-5 --- q=10^-18C --- q=A.10^-19 --- A=10.

11- (0-0) Falsa--- Devido ao campo elétrico surge força elétrica sobre a carga, pois E=F/q.

(1-1) Correta--- Veja (0-0).

(2-2) Acelera sim, pois existe força desviando-a (se for carga positiva) para a direita pois F=ma (veja

figura acima)

(3-3) Falsa--- existe trabalho pois existe força, existe deslocamento e o ângulo entre a força e o deslocamento não é 90^o (w=F.d.cosα). (veja figura de (2-2).

(4-4)--- Correta --- como a força está ajudando no deslocamento ela está acelerando, a velocidadeaumentando e consequentemente aumento de energia cinética, pois E_c=mV²/2.

R- (FVFFV)

12- (0-0) Falsa--- em dimensões atômicas e subatômicas as velocidades são próximas à velocidade da luz e não tendem a zero.

(1-1) Falsa--- a velocidade da luz independe do movimento da fonte emissora, mas depende do meio onde ela está se propagando.

(2-2) e (3-3) Corretas--- a teoria da relatividade restrita apresentou as transformações entre referenciais inerciais (transformações de Lorentz) compatíveis com o eletromagnetismo clássico, o qual é incompatível com as transformações de Galileu da física newtoniana

(4-4) Falsa--- a teoria da relatividade restrita não postulou que a luz era formada por fótons de energia quantizada. Mesmo porquê, a energia do fóton é proporcional à frequência, e não ao comprimento de onda.

R- (FFVVF)

Exercícios