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Exercícios sobre lei de Coulomb

Esta lista de exercícios testará seus conhecimentos sobre a lei de Coulomb, que relaciona força elétrica e cargas elétricas com a distância entre elas.

Questão 1

(Unifesp) Duas partículas de cargas elétricas Q1=4,01016CQ2=6,01016 C estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0109 m. Sendo ko=9 109 N m2 /C2 , a intensidade da força de interação entre elas, em Newtons, é de:

a) 1,2105 

b) 1,8104 

c) 2,0104 

d) 2,4104 

e) 3,0103 

Questão 2

(PUC-Rio) Dois objetos metálicos esféricos idênticos, contendo cargas elétricas de 1C e de 5C, são colocados em contato e depois afastados a uma distância de 3 m. Considerando a constante de Coulomb ko= 9 109 N m2 /C2 , podemos dizer que a força que atua entre as cargas após o contato é:

a) atrativa e tem módulo 3∙109N .

b) atrativa e tem módulo 9∙109N .

c) repulsiva e tem módulo 3∙109N .

d) repulsiva e tem módulo 9∙109N .

e) zero

Questão 3

(UFPE) O gráfico a seguir representa a força F entre duas cargas puntiformes positivas de mesmo valor, separadas pela distância r. Considere ko=9 109 N m2 /C2 e determine o valor das cargas, em unidades de 10-9C .

Gráfico que representa a força F entre duas cargas puntiformes positivas de mesmo valor, separadas pela distância r.

a) 1,0

b) 2,0

c) 3,0

d) 4,0

e) 5,0

Questão 4

(Fuvest) Três objetos com cargas elétricas idênticas estão alinhados como mostra a figura. O objeto C exerce sobre B uma força igual a 3,0 ∙10-6 N. A força elétrica resultante dos efeitos de A e C sobre B é:

Representação de cargas elétricas alinhadas

a) 2,0.10-6 N

b) 6,0.10-6 N

c) 12.10-6 N

d) 24.10-6 N

e) 30.10-6 N

Questão 5

Qual é a distância aproximada entre duas cargas elétricas iguais de 2510-6 C , se se atraem no vácuo com uma força de 100 N ?

a) 10 m

b) 0,24 m

c) 30 m

d) 5 m

e) 0,39 m

Questão 6

Determine a força elétrica entre duas cargas elétricas de valor Q1= 4μC  e Q2= -3μC , distanciadas a 2 cm. Além disso, a força elétrica entre elas é repulsiva ou atrativa?

a) 270 N, atrativa

b) 8,0 N, repulsiva

c) 0 N, repulsiva

d) 80 N, atrativa

e) 2,7 N, atrativa

Questão 7

Duas cargas elétricas, uma q  e outra Q , que possui o triplo de q , estavam inicialmente a uma distância d  e foram aproximadas à metade da distância inicial. Com base nessas informações, a força elétrica final será de quanto da força inicial?

a) Ffinal=Finicial8

b) Ffinal=8Finicial

c) Ffinal=Finicial4

d) Ffinal=Finicial

e) Ffinal=4Finicial

Questão 8

Duas cargas iguais com valor Q apresentam uma força repulsiva de 200 N  e estão distanciadas a 80 cm  uma da outra. Sabendo que ko= 9 109 N m2 /C2, encontre o valor da carga Q.

a) +1,192∙10-4C  e -1,192∙10-4 C

b) +1,192∙10-4C  ou -1,192∙10-4 C

c) +1,192∙10-5C  ou -1,192∙10-5 C

d) +1,192∙10-4 C

e) -1,192∙10-4 C

Questão 9

Comparando a distância inicial com a distância final, quando multiplicamos uma força elétrica final em nove vezes a força elétrica inicial de duas cargas q,

a) as distâncias são iguais.

b) a distâncial inicial é quatro vezes a distâncial final.

c) a distâncial final é três vezes a distâncial inicial.

d) a distâncial final é o dobro da distâncial inicial.

e) a distâncial inicial é metade da distâncial final.

Questão 10

Entre os gráficos abaixo, qual deles expressa corretamente a lei de Coulomb?

a)

Alternativa a para representação gráfica da lei de Coulomb.

b)

Alternativa b para representação gráfica da lei de Coulomb.

c)

Alternativa c para representação gráfica da lei de Coulomb.

d)

Alternativa d para representação gráfica da lei de Coulomb.

e)

Alternativa e para representação gráfica da lei de Coulomb.

Questão 11

Após seus estudos a respeito da lei de Coulomb, qual alternativa abaixo corresponde à sua fórmula:

a) F=k|Q1| |Q2|d2

b) E=k|Q|d2

c) EP=k|Q| |q|d

d) EP=qV

e) F=|q|E

Questão 12

Analise as alternativas abaixo referentes às unidades de medida estudadas na lei de Coulomb:

I. A unidade de medida da carga elétrica é Coulomb.

II. A unidade de medida do campo elétrico é Newton.

III. A unidade de medida da força elétrica é o Joule.

IV. A unidade de medida da distância é o metro.

Está(ão) correta(s):

a) I, II

b) III, IV

c) I, IV

d) II, III

e) I, II e IV

Respostas

Resposta Questão 1

Letra D. A intensidade da força elétrica é determinada pela fórmula da lei de Coulomb:

F=k|Q1| |Q2|d2 

F=9 109 |4,01016| |6,01016|(3,0109 )2 

F=9 109 4,01016 6,010169,01018 

F=9 4,06,0109 101610169,01018 

F=241091616+18 

F=24105 

F=2,4104  N 

Resposta Questão 2

Letra D. Analisando as cargas elétricas, vemos que, como elas estão em contato, ocorre uma troca de elétrons entre elas que só será finalizada quando ambas obtiverem o mesmo valor de carga elétrica. Para descobrir esse valor, calcularemos a média aritmética entre as cargas:

5+12=62=3 C 

Calcularemos agora a força elétrica por meio da lei de Coulomb:

F=k|Q1| |Q2|d2 

F=9109|3||3|32 

F=910999 

F=9109N 

Resposta Questão 3

Letra E. Calcularemos o valor das cargas elétricas por meio da fórmula da lei de Coulomb:

F=k|Q1| |Q2|d2 

De acordo com o gráfico, quando a força for F=2,5∙10-4 N  e a distância for r=3 m,  teremos um ponto em comum entre a curva e a reta, então substituiremos esses dados na fórmula:

2,5108=9 109|Q1||Q2|32 

Como as cargas são iguais, podemos multiplicá-las:

2,5108=9 109Q232 

2,5108=9 109Q29 

2,5108=109Q2 

2,5108109=Q2 

2,51089=Q2 

2,51017=Q2 

251011017=Q2 

2510117=Q2 

251018=Q2 

251018=Q 

5109C=Q 

Resposta Questão 4

Letra D. Primeiramente, converteremos as dimensões de centímetros para metros:

1 cm=1102 m 

3 cm=3102 m 

Sabemos que força elétrica entre as partículas B e C é de 3,0∙10-6N , então substituiremos esse valor na fórmula da lei de Coulomb e calcularemos o valor da carga elétrica:

FCB=k|Q1| |Q2|d2 

3,0106=9109 |Q1| |Q2|(3102)2 

Como as cargas elétricas são iguais, basta multiplicá-las:

3,0106=9109 Q2(3102)2 

3,0106=9109 Q29104 

3,0106=1013Q2 

3,0106=1013Q2 

3,01061013=Q2 

3,010613=Q2 

3,01019C=Q2 

A força elétrica que a partícula A faz em B é:

FAB=k|Q1| |Q2|d2 

FAB=kQ2d2 

FAB=9109 3,01019(1102)2 

FAB=91093,010191104 

FAB=91093,01019+4 

FAB=271091015 

FAB=2710916 

FAB=27106N 

A força resultante na partícula B pode ser obtida pelo somatório entre a força elétrica na partícula A com a força elétrica na partícula C. Contudo, como as partículas apresentam sentidos opostos, já que as cargas elétricas possuem o mesmo sinal, então a soma se torna uma subtração:

FB=FABFCB

FB=27,01063,0106 

FB=24,0106 N  

Resposta Questão 5

Letra B. Usando a lei de Coulomb, conseguiremos determinar a distância entre as cargas elétricas:

F=k|Q1| |Q2|d2 

Sabendo que a constante ko=9 ∙109 N m2 /C2  e que como as cargas se atraem, então elas possuem sinais opostos:

100= 9 109 |25106| |25106|d2 

100= 9 109 |25106| |25106|d2 

100d2= 9 2525109 106 106 

100d2= 562510966

100d2= 5625 103 

d2=5625 103100

d2=5625 103100

d2=56,25 103

d2=5,625101 103

d2=5,6251013 

d2=5,625102 

d=5,625102  

d=0,05625 

d0,24 m 

Resposta Questão 6

Letra A. Primeiramente, converteremos a distância de centímetros para metros:

2 cm=0,02 metros 

Calcularemos a força elétrica por meio da fórmula da lei de Coulomb:

F=k|Q1||Q2|d2 

Sabendo que a constante ko=9 109 N m2 /C2 :

F=9 109 |4μC| |3μC|(0,02 )2 

Substituiremos no lugar do símbolo micro (μ)  o seu valor de 10-6 , então:

F= 9 109 |4106| |3106|(0,02)2 

F= 9 109 4106 3106(0,02)2 

F= 9 109 121066 0,0004 

F= 9 109 121012 0,0004 

F= 91210912 0,0004 

F= 108103 0,0004 

F= 270 000103 

F= 270103103 

F= 2701033 

F= 270100 

F= 2701 

F= 270 N 

A força elétrica é atrativa porque as cargas possuem sinais contrários.

Resposta Questão 7

Letra E. Para resolver esse exercício, faremos uma comparação entre o valor da força elétrica final e a força elétrica inicial. Para isso, usaremos a fórmula da lei de Coulomb:

F=k|Q1| |Q2|d2 

A força elétrica inicial mede:

Finicial=k|Q1||Q2|d2inicial 

Finicial=k|q||Q|d2inicial 

Em que Q=3q , então:

Finicial=k|q||3q|d2inicial 

Finicial=k3q2d2inicial 

Já a força elétrica final mede:

Ffinal=k|Q1||Q2|d2final 

Ffinal=k|q||Q|d2final 

Ffinal=k|q||3q|d2final 

Ffinal=k3q2d2final 

Como a distâncial final é metade da distância inicial, então:

Ffinal=k3q2(dinicial2)2 

Ffinal=k3q2d2inicial4 

Ffinal=k43q2d2inicial 

Contudo, Finicial=k3q2d2inicial, então, substituindo:

Ffinal=4Finicial 

A força final é quatro vezes a força inicial.

Resposta Questão 8

Letra B. Primeiramente, converteremos a distância de centímetros para metros:

80 cm=0,8 m 

Calcularemos a carga elétrica por meio da fórmula da lei de Coulomb:

F=k|Q1| |Q2|d2 

F=k|Q| |Q|d2 

200=9109Q20,82 

200=9109Q20,64 

Q2=2000,649109 

Q2=1289109 

Q214,22109 

Q=14,22109 

Q± 1,192104 C 

As duas cargas elétricas valem aproximadamente 1,192 ∙10-4 C , podendo ser ambas com sinal positivo ou com sinal negativo.

Resposta Questão 9

Alternativa C. Utilizando a fórmula da lei de Coulomb, faremos a comparação entre as forças final e inicial:

F=k|Q1| |Q2|d2 

Isolamos a constante k na fórmulam, já que ela é a mesma no início e no final.

k= Fd2|Q1| |Q2| 

Portanto:

kinicial=kfinal 

Finiciald2inicial|q||q|=Ffinald2final|q||q| 

Eliminaremos as cargas elétricas, já que são iguais:

Finiciald2inicial=Ffinald2final 

Como a força final é nove vezes a força inicial, temos:

Finiciald2inicial=9Finiciald2final 

Eliminando os termos semelhantes:

d2inicial=9d2final 

Retirando a raíz quadrada em ambos os lados, obtemos:

dinicial=3dfinal 

Resposta Questão 10

Letra E. De acordo com a fórmula da lei de Coulomb, é possível observar que o comportamento da força elétrica varia ao inverso do quadrado da distância.

Resposta Questão 11

Letra A. A fórmula da lei de Coulomb é dada como:

F=k|Q1| |Q2|d2 

  • F  é a força de interação entre as partículas eletricamente carregadas, medida em Newton [N].
  • Q1  e Q2  são os módulos das cargas das partículas, medidos em Coulomb [C] .
  • d  é a distância entre as cargas, medida em metros [m].
  • k  é a constante eletrostática do meio, medida em N∙m2/C2 .

Resposta Questão 12

Letra C. Abaixo, a correção em vermelho das alternativas incorretas:

I. Correta

II. Incorreta. A unidade de medida do campo elétrico é Coulomb por Newton.

III. Incorreta. A unidade de medida da força elétrica é Newton.

IV. Correta

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