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Exercícios sobre lei de Coulomb
(Cesgranrio) A lei de Coulomb afirma que a força de intensidade elétrica de partículas carregadas é proporcional:
I. às cargas das partículas.
II. às massas das partículas.
III. ao quadrado da distância entre as partículas.
IV. à distância entre as partículas.
Das afirmações acima
A) somente I é correta.
B) somente I e III são corretas.
C) somente II e III são corretas.
D) somente II é correta.
E) somente I e IV são corretas.
Alternativa A
De acordo com a lei de Coulomb, a força elétrica é proporcional às cargas elétricas das partículas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as partículas.
(Unesp) Considere uma experiência em que três cargas pontuais de igual módulo estejam alinhadas e igualmente espaçadas, que as cargas A e C sejam fixas, e que os sinais das cargas A, B e C obedeçam a uma das três configurações seguintes:
Considere, ainda, que se deseja que a carga B esteja solta e em equilíbrio. Para tanto, das configurações apresentadas, pode-se usar:
A) somente a 1.
B) somente a 2.
C) somente a 3.
D) tanto a 1 quanto a 3.
E) tanto a 1 quanto a 2.
Alternativa E
Para que a carga elétrica B esteja em equilíbrio, é necessário que a resultante das forças elétricas sobre ela seja nula, então, para isso, é necessário que as cargas elétricas A e C sejam iguais, independentemente do sinal da carga elétrica B.
(Mackenzie) Dois corpúsculos eletrizados com cargas elétricas idênticas estão situados no vácuo (ko=9⋅109 Nm2/C2) e distantes 1 m um do outro. A intensidade da força de interação eletrostática entre eles é 3,6⋅10−2 N. A carga elétrica de cada um desses corpúsculos pode ser (em μC):
A) 9
B) 8
C) 6
D) 4
E) 2
Alternativa E
Calcularemos a carga elétrica desses corpúsculos por meio da lei de Coulomb, dada pela fórmula:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
3,6⋅10−2=9⋅109⋅Q2(1)2
3,6⋅10−2=9⋅109⋅Q2
Q2=3,6⋅10−29⋅109
Q2=0,4⋅10−2−9
Q2=0,4⋅10−11
Q2=4⋅10−12
Q=√4⋅10−12
Q=2⋅10−6
Q=2 μC
(UEPG - adaptada) A interação eletrostática entre duas cargas elétricas q1 e q2, separadas uma da outra por uma distância r, é F1. A carga q2 é removida e, a uma distância 2r da carga q1, é colocada uma carga q3 cuja intensidade é a terça parte de q2. Nessa nova configuração, a interação eletrostática entre q1 e q3 é F2. Com base nesses dados, assinale o que for correto.
(01) As cargas q1 e q2 têm sinais opostos.
(02) As cargas q2 e q3 têm sinais opostos.
(04) As cargas q1 e q3 têm o mesmo sinal.
(08) A força F2 é repulsiva e a força F1 é atrativa.
(16) A intensidade de F2 = F1/12.
A somatória das alternativas corretas equivale a:
A) 1
B) 6
C) 18
D) 20
E) 31
Alternativa C
(01) As cargas q1 e q2 têm sinais opostos. (Incorreta)
As cargas q1 e q2 têm sinais iguais.
(02) As cargas q2 e q3 têm sinais opostos. (Correta)
(04) As cargas q1 e q3 têm o mesmo sinal. (Incorreta)
As cargas q1 e q3 têm sinais opostos.
(08) A força F2 é repulsiva e a força F1 é atrativa. (Incorreta)
A força F2 é atrativa e a força F1 é repulsiva.
(16) A intensidade de F2 = F1/12. (correta)
Determine a distância entre duas cargas elétricas de módulo 5⋅10−3 C que se repelem no vácuo com uma força elétrica de 20 N.
Dado: ko=9⋅109 Nm2/C2.
A) 103 m
B) 104 m
C) 105 m
D) 106 m
E) 107 m
Alternativa D
Calcularemos a distância entre essas cargas elétricas por meio da lei de Coulomb, dada pela fórmula:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
20=9⋅109⋅5⋅10−3⋅5⋅10−3d2
20=225⋅109−3−3d2
20=225⋅103d2
d2=225⋅10320
d2=11,25⋅103
d2=11,25⋅1000
d2=11.250
d=√11.250
d≅106 m
De acordo com a lei de Coulomb, duas cargas elétricas de mesmo sinal apresentam uma força elétrica:
A) repulsiva
B) atrativa
C) nula
D) constante
E) uniforme
Alternativa A
De acordo com a lei de Coulomb, duas cargas elétricas de mesmo sinal apresentam força elétrica repulsiva e cargas elétricas de sinais opostos apresentam força elétrica atrativa.
Dois condutores esféricos com cargas elétricas de 6 C e de 8 C são postos em contato e depois afastados em 2 m. A partir disso, qual é a força elétrica entre essas cargas elétricas após o seu contato?
Dado: ko=9⋅109 Nm2/C2.
A) 4,4100⋅1011 N
B) 3,3075⋅1011 N
C) 2,2500⋅1011 N
D) 1,1025⋅1011 N
E) zero
Alternativa D
Após o contato entre as cargas elétricas, os seus novos valores são dados pela média aritmética entre as cargas elétricas:
6+82=142=7 C
Por fim, calcularemos a força elétrica por meio da lei de Coulomb:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
F=9⋅109⋅|7|⋅|7|22
F=9⋅109⋅494
F=110,25⋅109
F=1,1025⋅102⋅109
F=1,1025⋅102+9
F=1,1025⋅1011 N
Qual a intensidade da força elétrica entre duas cargas elétricas de valor 50 C e –20 C que estão separadas em 100 centímetros no vácuo?
Dado: ko=9⋅109 Nm2/C2.
A) 9⋅1024 N
B) 9⋅1012 N
C) 0 N
D) 9⋅10−12 N
E) 9⋅10−24 N
Alternativa B
Primeiramente, converteremos a distância de centímetros para metros:
100 cm = 1 m
Por fim, calcularemos a força elétrica por meio da fórmula da lei de Coulomb:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
F=9⋅109|50C|⋅|−20C|(1)2
F=9⋅109⋅50⋅201
F=9000⋅109
F=9⋅103⋅109
F=9⋅103+9
F=9⋅1012 N
Calcule a carga elétrica Q de duas partículas que estão separadas em 50 cm e se atraem com uma força elétrica de 120 N.
Dado: ko=9⋅109 Nm2/C2.
A) −5,77⋅10−5 C e −5,77⋅10−5 C
B) +5,77⋅10−5 C e −5,77⋅10−5 C
C) +5,77⋅10−5 C e +5,77⋅10−5 C
D) +5,77⋅10−5 C e 0 C
E) −5,77⋅10−5 C e 0 C
Alternativa B
Primeiramente, converteremos a distância de centímetros para metros:
50 cm = 0,5 m
Por fim, calcularemos as cargas elétricas por meio da fórmula da lei de Coulomb:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
F=ko⋅|Q|⋅|Q|d2
120=9⋅109⋅Q20,52
120=9⋅109⋅Q20,25
Q2=120⋅0,259⋅109
Q2=309⋅109
Q2≈3,333⋅10−9
Q=√3,333⋅10−9
Q≈±5,77⋅10−5 C
Como as partículas se atraem, uma delas apresenta uma carga elétrica de 5,77⋅10−5 C e a outra apresenta uma carga elétrica de −5,77⋅10−5 C.
Uma carga elétrica q e outra carga elétrica 2 q, inicialmente a uma distância d, são separadas até uma distância 2 d, com isso, determine a força elétrica final em termos da força elétrica inicial.
A) Ffinal=Finicial8
B) Ffinal=8⋅Finicial
C) Ffinal=Finicial4
D) Ffinal=Finicial
E) Ffinal=4⋅Finicial
Alternativa C
Para determinarmos a força elétrica final em termos da força elétrica inicial, faremos uma comparação entre a força elétrica final e a força elétrica inicial por meio da fórmula da lei de Coulomb:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
A força elétrica inicial é de:
Finicial=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2inicial
Finicial=ko⋅|q|⋅|2q|d2
Finicial=ko⋅2⋅q2d2
Já a força elétrica final mede:
Ffinal=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2final
Ffinal=ko⋅|q|⋅|2q|(2d2)
Ffinal=ko⋅2⋅q24⋅d2
Então a força elétrica final em termos da força elétrica inicial é:
Ffinal=14⋅ko⋅2⋅q2d2
Substituindo pela força inicial:
Ffinal=14⋅Finicial
Ffinal=Finicial4
Duas cargas elétricas de mesmo módulo 0,04 C se atraem no vácuo com uma força elétrica de 1200 N. Com base nisso, calcule a distância aproximada delas.
Dado: ko=9⋅109 Nm2/C2.
A) 0,236⋅102 m
B) 1,095⋅102 m
C) 2,547⋅102 m
D) 3,958⋅102 m
E) 4,621⋅102 m
Alternativa B
Calcularemos a distância entre as cargas elétricas por meio da lei de Coulomb:
F=ko⋅|Q1|⋅|Q2|d2
1200=9⋅109⋅0,04⋅0,04d2
1200=9⋅109⋅0,0016d2
1200=0,0144⋅109d2
d2=0,0144⋅1091200
d2=0,000012⋅109
d2=1,2⋅10−5⋅109
d2=1,2⋅10−5+9
d2=1,2⋅104
d=√1,2⋅104
d≈1,095⋅102 m
Qual(is) das alternativa(s) apresentam a unidade de medida correspondente à grandeza física estudada na energia potencial elétrica:
I. O campo elétrico é medido em Newton por Coulomb.
II. A carga elétrica é medida em Coulomb.
III. A força elétrica é medida em Newton por Joule.
IV. A distância é medida em metros.
Está(ão) correta(s):
A) I e II.
B) III e IV.
C) I e IV.
D) II e III.
E) I, II e IV.
Alternativa E
I. O campo elétrico é medido em Newton por Coulomb. (Correta)
II. A carga elétrica é medida em Coulomb. (Correta)
III. A força elétrica é medida em Newton por Joule. (Incorreta)
A unidade de medida da força elétrica é o Newton.
IV. A distância é medida em metros. (Correta)
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