Fundamentos da Física Ramalho (GABARITO)

Físicaos Fundamentos da Física

Moderna plus 3ramalho

nicolau

toledo

1

exercícios propostos

Unidade A

Capítulo 1 Eletrização. Força elétrica

P.1 A barra de vidro e o pano de lã, por atrito, adquirem cargas de sinais contrários. Por contato, uma bolinha de cortiça eletrizase com carga de mesmo sinal que o vidro, e a outra, com carga de mesmo sinal que a lã. As sim, entre as bolinhas temse atração.

P.2 3Q

___ 4

P.3 a)

– –––

++ +

+

– –––

–

–

––

+

+++

++

+

+++

++

b)

– –––

++ +

+

– –––

–

–

––+

+++

++

+

+++

++

c) O eletroscópio fica eletrizado negati vamente:

– –––

++ +

+

– –––

–

–

––

+

+++

++

+

+++

++

P.4 0,3 m

P.5 1026 C

P.6 3,5 ? 1017 elétrons

P.7 a) 6,67 ? 10211 N c) 2,1 ? 1010

b) 1,4 N

P.8 Fe(1)

____ Fe(2) 5 32 ___

9

P.9 7,0 ? 1026 N

P.10 a) Fe 5 k ? e2

__ r2

n

; direção radial; sentido do elétron

para o próton

b) v 5 e ? d XXXXXXX k ______ me ? rn

P.11 a) 4 ? 1023 N

b) 1022 N

c) A carga Q 3 deve ficar à direita de Q 2, a 6 cm dela.

P.12 a) 1,20 ? 1026 C

b) 26,94 ? 1027 C

P.13 63,0 ? 1026 C

P.14 hipótese c

P.15 a)

g

P

d

Q

2ª– POSIÇÃO

g� �

�

Q

d

P

1ª– POSIÇÃO

�

b) 3g

P.16 a) 9,0 ? 1023 N

b) 1,4 N

P.17 a) As cargas q1 e q3 têm sinais negativos, pois nessa situa ção as cargas q1, q2 e q3 estarão em equilíbrio.

b) q1 5 q3 5 21,08 ? 1023 C

c) Ao longo do segmento, o equilíbrio é instável; na mediatriz do segmento, o equilíbrio é estável.

P.18 a) no ponto O

b) nos pontos x 5 2a e x 5 a

P.19 a) Escoamento das cargas; ângulos sempre iguais, pois as forças atuantes têm a mesma intensidade.

b) 62,16 ? 1027 C

P.20 270 N/m

P.21 FA ___ FB

5 8

P.22 a) FR 0,9k0 ? q2

__ a2 ; direção da diagonal do qua

drado; sentido para o centro O

b) v 0,8q ? d XXXX k0 ____ ma

RespostAsRespostAs



nicolau

toledo

2

testes propostos elétrica de intensidade 9 N, horizontal e para a esquerda. Se a carga q valesse 21 mC, a força seria para a direita.

P.26 a) 105 d XX 3 N/C, vertical, ascendente

b) nulo

P.27 O ponto N, onde o campo elétrico re sul tante é nulo, deve estar a 3 metros à direita de B.

P.28 4,5 ? 104 N/C; não é possível.

P.29 6 ? 105 N/C

P.30 a) q1, pois a concentração de linhas de for ça é maior.

b) negativo

P.31 200 m/s

P.32 O equilíbrio é estável na posição d.

P.33 a) 5 ? 105 N/C b) 65 ? 1024 C

P.34 a) 2 ? 1026 C c) 1,8 ? 1021 N

b) 4,5 ? 1022 N

P.35 a) 7,5 ? 104 N/C, horizontal, para a es quer dab) 2 ? 105 N/C, direção da reta

 ___

 BD e sentido de D

para B

P.36 a) 2,0 ? 1026 N

b) 1,3 ? 103 V/mc)

EA

O

D

�

�

Q

Q

DA

E�

E�

d) 3,8 ? 103 V/m

P.37 28 d XX 2 mC

P.38 a) vertical, descendenteb) 21029 Cc) indiferente

P.39 a) Fe

P

b) Fe 5 P; q 5 mg

____ E

t.1 a

t.3 e

t.5 b

t.7 e

t.9 a

t.11 d

t.13 a

t.15 e

t.17 d

t.19 d

t.21 e

t.23 d

t.25 b

t.27 d

t.29 e

t.31 e

t.33 c

t.2 d

t.4 e

t.6 b

t.8 d

t.10 b

t.12 a

t.14 d

t.16 a

t.18 c

t.20 e

t.22 c

t.24 e

t.26 c

t.28 e

t.30 d

t.32 b

t.34 b

teste sua leitura

L.1 c L.2 a


Capítulo 2 Campo elétrico

P.23 a) 107 N/C, vertical, descendente

b) 30 N, vertical, descendente

P.24 a) 2 ? 1023 N, vertical, ascendente

b) 24 ? 1027 C

P.25 em P1: 9 ? 106 N/C, horizontal, para a es quer daem P2: 9 ? 106 N/C, horizontal, para a di rei ta

Em q 5 1 mC, colocada em P1, atua uma força



nicolau

toledo

3

P.40 20 m/s2

P.41 a) 1,76 ? 1016 m/s2 b) 1,76 ? 107 m/s

P.42 4 s

P.43 a) 4 N c) 6 h da tarde

b) 1 __ 2

testes propostos

P.51 a) 1024 m c) 1025 J

b) 20 V d) 1024 J

P.52 a) 5,0 V/m, direção do eixo x e sentido oposto ao do eixo

b) 10 m/s

P.53 a) VB 5 0; EB 5 1 __ 2 ? k0 ?

q __

a2

b) VB 2 VA 5 2 2 __ 3 ? k0 ?

q __ a

VC 2 VB 5 2 2 __ 3 ? k0 ?

q __ a

P.54 a) a __ 2

b) No plano da figura, para anular o potencial em A, 1Q pode ser colocada em qualquer ponto

da circunferência de centro A e raio a __ 2 .

P.55 a) 25,0 ? 109 J b) 15,0 ? 1029 J

P.56 a)

EBB

A

0�10 V

�20 V

�10 V

�20 V

Linhas de força

EA

b) 6 ? 1025 J

P.57 a) Ganhou 3,6 ? 1026 J.

b) 23,6 ? 1026 J

c) O trabalho resistente da força elétrica corresponde ao aumento de energia potencial elétrica.

P.58 60 V

P.59 nula em A e 24,5 ? 1027 J em B

P.60 a) 0,1 N, horizontal, para a direita

b) 103 V

c) 104 V

d) 1,1 ? 1022 J

P.61 a) 10 cm b) 1024 J

P.62 a) 6 ? 10212 N b) 2,4 ? 10213 J

P.63 a) 1,25 ? 105 V/m b) 2,4 ? 10215 J

t.35 d

t.37 b

t.39 c

t.41 d

t.43 e

t.45 a

t.47 b

t.49 e

t.51 a

t.53 a

t.55 e

t.36 e

t.38 e

t.40 c

t.42 a

t.44 e

t.46 e

t.48 b

t.50 b

t.52 a

t.54 a

Capítulo 3 Trabalho e potencial elétrico


P.44 220 V

P.45 50 V

P.46 a) 9 ? 104 V e 3 ? 104 V

b) 0,3 J

c) 20,3 J

P.47 a) 1,35 ? 104 V e 1,08 ? 104 V

b) 5,4 ? 1024 J

P.48 a) 23,6 ? 104 V b) 4 ? 1026 C

P.49 23 ? 1023 J

P.50 a) zero b) zero



nicolau

toledo

4

P.64 a) 5 ? 1023 J e 1022 J

b) Ec ( J)

A0 B

0,5 1,0x (cm)

10�2

5 • 10–3

E total ( J)

A0 B

0,5 1,0x (cm)

10–2

P.65 a) 3,2 ? 10217 N

b) O elétron consegue escapar das placas, pois percorre, na direção horizontal, 37,2 cm, que é maior do que 30 cm.

P.66 a) 4,5 ? 10216 kg

b) 0,5 s

c) Sim, a gotícula fica retida.

P.67 a) Ax 5 Q ? E

_____ M

b) Vx 5 Q ? E

_____ M

? L0 ___ V0y

c) DK 5 Q ? E ? L0 ? H ____________

M ? V20y

P.68 a) 300 b) 4,0 m/s

P.69 a) 2 ? 106 V/m b) 2 e V

P.70 a) VA 5 1,8 ? 105 V e VB 5 9 ? 104 V

b) 9 J

c) 18 J

d) 30 m/s

e) 30 d XX 2 m/s

P.71 a) d XXXXXXXXX k0 ? Q ? q

________ mR

b) 2k0 ? Q ? q

_____ R

c) 1 __ 2 ? k0 ?

Q ? q _____

R

d) 2 1 __ 2 ? k0 ?

Q ? q _____

R

e) 2EC

f) 1 __ 4 ? k0 ?

Q ? q _____

R

testes propostos

t.56 a

t.58 a

t.60 c

t.62 a

t.57 e

t.59 c

t.61 c

t.63 soma 5 22 (02 1 04 1 16)

t.64 e

t.66 e

t.65 e

t.67 b

t.68 soma 5 23 (01 1 02 1 04 1 16)

t.69 c

t.71 b

t.72 soma 5 38 (02 1 04 1 32)

t.70 a

t.73 a

t.75 a

t.77 e

t.79 e

t.81 d

t.74 d

t.76 d

t.78 b

t.80 a

t.82 soma 5 3 (01 1 02)

t.83 a t.84 a

Capítulo 4 Condutores em equilíbrio eletros-tático. Capacitância eletrostática


P.72 V0 5 2,56 V e E0 5 0

P.73 a) 10210 Cb) 1,5 ? 1021 Vc) 4,5 ? 1021 Vd) 1,125 ? 1021 V/me) 2,25 ? 1021 V/m

P.74 a) zerob) 4,5 ? 105 V/mc) 2,25 ? 105 V/md) 2,88 ? 103 V/m

P.75 a) 1,8 ? 105 V b) 1,44 ? 104 V



nicolau

toledo

5

P.76 a) 4,5 ? 105 V b) 7,96 ? 1026 C/m2

P.77 a) 1023 elétrons b) 107 elétrons

P.78 700 mF

P.79 Q 5 1023 C; R 5 9 ? 102 m

P.80 a) 5,4 ? 103 Vb) 3,6 mC; 5,4 mC e 9,0 mC

P.81 demonstração

P.82 demonstração

P.83 a) VO 5 VA 5 VB 5 9 ? 104 V e VC 5 3 ? 104 Vb) EO 5 EA 5 0; EB 5 4,5 ? 105 V/m e

EC 5 1,0 ? 105 V/m

P.84 20

P.85 60 V

P.86 a) 1 __ 3 m b) 37 mC

P.87 15 mC

P.88 Não, pois os potenciais elétricos de A e B são iguais.

P.89 a) VA 2 VB 5 2 3k0q _____

R b)

3q ___

4

P.90 a) 5,0 ? 1017 elétrons c) 7,2 ? 103 J

b) 3,6 ? 1010 V/m

P.91 a) negativo; negativo; Q 1 , Q 2

b)

ES1 S2

A

c) 2 ? 102 N/C

d) O campo é nulo num ponto entre as esferas na reta que liga seus centros, mais próximo da esfera de carga de menor módulo (S1). Também nos pontos internos de S1 e S2 o campo é nulo.

teste sua leitura

L.3 e

L.4 e

L.5 b

L.6 soma 5 19 (01 1 02 1 16)

testes propostos

t.85 e

t.87 b

t.89 a

t.91 b

t.93 c

t.95 e

t.97 soma 5 3 (01 1 02)

t.99 d

t.101 d

t.86 c

t.88 d

t.90 e

t.92 d

t.94 c

t.96 b

t.98 e

t.100 d

t.102 d

t.103 soma 5 42 (02 1 08 1 32)

Unidade B

Capítulo 5 Corrente elétrica


P.92 1,6 A, da esquerda para a direita

P.93 1,25 ? 1020 elétrons

P.94 0,19 mm/s

P.95 a) 2,4 ? 103 C b) 1,5 ? 1022 elétrons

P.96 2 C

P.97 2,2 ? 103 W

P.98 a) 5 A b) 3 kWh

P.99 3,6 s

P.100 a) 3,2 ? 1021 Cb) 2,0 ? 1018 elétronsc) 4,0 ? 1022 A 5 40 mA

P.101 a) 2.880 C b) 0,436 A; 2,62 W



nicolau

toledo

6

P.102 a) tensão de alimentação: 12 V potência consumida: 180 W

b) 15 A

P.103 a) 250 W

b) São grandezas inversamente proporcionais, pois o produto do tempo de uma volta do disco pela respectiva potência é constante.

P.104 600 kWh

P.105 a) R$ 6,00b) 1,2 ? 105 J

P.106 16 h 40 min

P.107 O banho consome mais energia (2,5 kWh) do que a lâmpada ligada (1,44 kWh).

P.108 a) 1,14 ? 104 kWh

b) 1,5 ? 104 A

testes propostos

b) R (k�)

100 50 i (mA)

2,0

1,5

1,00,8

20 30 40

P.112 20 A

P.113 105 s

P.114 a) 2.420 W b) 18,7 min

P.115 Dobra.

P.116 a) 5,2 ? 103 J b) 102,8 cm3

P.117 a) 20 A b) 1.100 W e 10 A

P.118 4,1

P.119 4,0 ? 1022 m

P.120 20

P.121 2,5 m

P.122 a) Triplica.b) Reduzse à quarta parte.

P.123 Sim, a pessoa poderá falecer por fibrilação cardíaca, pois a corrente máxima que pode atravessar o seu corpo passando pelo coração é igual a 120 mA.

P.124 a) 4,0 ? 1022 W b) 8,0 ? 1022 C

P.125 48 min

P.126 25 °C

P.127 21 s

P.128 5,5%

P.129 a) R$ 0,07 b) 11

P.130 a) 4,32 kg b) 0,2 cal/g ? °C

P.131 a) 9 __ 4

b) Comparados com fios mais finos, man ti das as demais condições, os fios mais grossos têm menor resistência elétrica e, por isso, suportam correntes elétricas de maior intensidade.

t.104 b

t.106 c

t.108 b

t.110 d

t.112 e

t.114 b

t.116 c

t.118 b

t.120 c

t.105 e

t.107 c

t.109 b

t.111 c

t.113 d

t.115 d

t.117 d

t.119 e

Capítulo 6 Resistores


P.109 6,0 V

P.110 a) 4,5

b) 7,2 V

P.111 a) 2,0 k



nicolau

toledo

7

P.132 a) Aumentará; 13. c) 2.750 °C

b) 240

P.133 R$ 23,00

P.134 a) 60 b) 0,60 m

testes propostos

P.137 100 V

P.138 a) 6 V

b) respectivamente 1 A; 0,6 A e 0,4 A

c) 15

P.139 a) 3,16 V b) 0,316 A

P.140 A lâmpada de 25 W apresenta um brilho intenso e em seguida se queima; as outras apresentam brilho fraco e em seguida se apagam.

P.141 a) 12 c) 10 A

b) 6 A e 4 A

P.142 A intensidade da corrente elétrica nas outras duas lâmpadas permanece a mesma.

P.143 49 A

P.144 a) 60 W b) 27 lâmpadas

P.145 30 lâmpadas

P.146 a) 20 A b) R1 5 R2 5 11

P.147 (I) 3,5 (III) 20 (II) 0,75R (IV) 10 ___

3

P.148 a) 24 V b) 24 A

P.149 3 A

P.150 A

B

10

5

5

10 10

20 A

10 A10 A

5 A 5 A

�

�

�

�

�

P.151 a) 10 A b) 30 V c) 5 A

P.152 a) 10 c) 2,4 A e 1,6 A

b) 40 V

P.153 a) 10 b) 11,2

P.154 a) 2,4 e) 2

b) 2 f) 2

c) 10 g) 1

d) 2 h) 2,7

t.121 c

t.123 c

t.125 soma 5 06 (02 1 04)

t.127 b

t.129 d

t.131 d

t.133 b

t.135 b

t.137 b

t.139 e

t.141 b

t.143 e

t.145 b

t.122 a

t.124 c

t.126 b

t.128 e

t.130 b

t.132 c

t.134 e

t.136 a

t.138 e

t.140 c

t.142 b

t.144 a

teste sua leitura

L.7 2.000

L.8 a) laranja, verde e marromb) violeta, vermelho e laranja

L.9 Rmáx. 5 630 e Rmín. 5 570

L.10 d

L.11 d

Capítulo 7 Associação de resistores


P.135 a) 10 b) 20 V c) 8 V e 12 V

P.136 a) 12 b) 10 A c) 70 V e 50 V



nicolau

toledo

8

P.155 4

P.156 27,5

P.157 a) A # em paralelo

B # em série

b) R1 5 100 e R2 5 20

P.158 a) RA 0,17 k e RB 0,33 k

b) U (V)

0 i (mA)

40

20

180 360

R

Paralelo

U (V)

0 i (mA)

60

30

60 120

S

Série

U (V)

0 i (mA)

40

20

180 360

R

Paralelo

U (V)

0 i (mA)

60

30

60 120

S

Série

P.159 a) 10 A b) 100 V

P.160 1

P.161 20 V

P.162 a) 1.250 Wb) 4 kW

P.163 a) R R R(I)

R(II)

R

R

R(III)

RR

(IV)RR

R

30

––– 103

15

––– 203

�

�

�

�

b) associação III

P.164 3 resistores

P.165 A lâmpada de valores nominais (60 W — 120 V) brilha mais do que a de valores nominais (100 W — 120 V) quando associadas em série.

P.166 a) i (A)

10

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2 3 4 5 6 7 8 U (V)

A

R

L

b) 2,5 Ac) 10 Vd) 12,5 W

P.167 a) 6 b) 11,52 W

P.168 a) O ferro de passar e as lâmpadas. Se o aquecedor for ligado, o fusível queimará.

b) 16 lâmpadas

P.169 a) 50 A c) R$ 54,00b) 15 kWh

P.170 63 min

P.171 a) 2R ___ 3

b) 8R ___ 15

P.172 1,5

P.173 5R ___ 6

P.174 R ? (1 1 d XX 3 )

testes propostos

t.146 b

t.148 c

t.150 b

t.152 e

t.154 e

t.156 c

t.147 b

t.149 c

t.151 e

t.153 a

t.155 e

t.157 b



nicolau

toledo

9

t.158 e

t.160 a

t.162 b

t.164 d

t.166 d

t.168 soma 5 01

t.170 e

t.172 b

P.181 Associase em paralelo um shunt de resistência R 0,040 .

P.182 Associase em série um resistor de resis tên cia RM 5 397.500 .

P.183 a) 50 mA b) 990 , em série

P.184 a) 1,0 ? 102 b) 10 V

P.185 x 5 10 e y 5 5

P.186 a) zero b) 1,5 A

P.187 respectivamente 5 ; zero; 5 A; 4 A; 9 A

P.188 a) 6,0 b) 4,5 A

P.189 20 V

P.190 a) 0,50 A b) 0,67 A

P.191 a) R2 = 50

80 cm

A

R1

20 cm

�

b) A aproximadamente 83 cm da extremidade do fio, que fica ao lado do resistor.

P.192 a) 20 °C b) 1,08 V

testes propostos

t.159 e

t.161 e

t.163 c

t.165 d

t.167 e

t.169 d

t.171 c

t.173 d

teste sua leitura

L.12 a) 20 A

b) 1,25 kWh

c) ventilador

L.13 12,76 kWh; fusíveis: 23 A; 35 A

L.14 d

L.15 b

Capítulo 8 Medidas elétricas


P.175 0,53 ; 0,50

P.176 19,9 k

P.177 (I) 12 (III) 9

(II) 16 (IV) 2

P.178 (I) 50 (II) 15

P.179 (I) 75 (II) 3,75

P.180 a) Associase em paralelo um shunt de resistência RS 0,0077 .

b)

t.174 b

t.176 d

t.178 b

t.180 b

t.182 d

t.184 c

t.186 e

t.188 b

t.190 b

t.175 b

t.177 b

t.179 d

t.181 c

t.183 e

t.185 c

t.187 e

t.189 e

I � 5,0 A

Galvanômetro

i � 0,15 A

Shunt

Rgis

R s

I � 5,0 A



nicolau

toledo

10

t.191 soma 5 13 (01 1 04 1 08) P.208 (I) 3 A (II) 6 A

P.209 (I) 1,3 V (II) 12 V

P.210 (I) 5 A; 7,5 V (II) 1 A; 0 V

P.211 100 V

P.212 2

P.213 a) 6 Ab) 45 A

P.214 a) 1 Ab) As indicações de A1 e A2 são iguais a 0,75 A.

P.215 a) 0,2 Ab) O brilho da lâmpada L1 diminui.

P.216 13,5 W

P.217 2 W

P.218 9 V

P.219 6 V e 0,8

P.220 12 V e 0,4

P.221 300

P.222 a)

L

K

V1

A1

LL

+

–

b) 3 A e 6 V

P.223 4,5 V e 1,8

P.224 0,3

P.225 a) 10 V e 0,5 b) 50 W

P.226 6 ; 1,5 A

P.227 a) 12 V

b) r 5 0,02 e R 5 0,10

P.228 a) 3,0 W

b) Não, pois a pilha tem resistência elétrica interna não nula.

t.192 b

t.193 d

t.194 b

Capítulo 9 Geradores elétricos


P.193 a) 4 A

b) Potg 5 96 W; Pot, 5 80 W e Potd 5 16 W

c) 83,3%

P.194 6 V e 2

P.195 1,92 ? 10218 J

P.196 a) 100 V b) 50 A c) zero

P.197 a) 2 A b) 6 A

P.198 (I) 50 V; 2,5 e 20 A

(II) 20 V; 2 e 10 A

(III) 24 V; 2 e 12 A

P.199 a) U (V)36

0 i (A)8,0

b) 54 W

P.200 a) 0,5 A b) 150 J

P.201 3 A

P.202 a) respectivamente 5 A; 3 A; 2 A

b) 150 W

P.203 18 V e 6

P.204 a) zero b) 2 __ 3 A

P.205 a) 0,27 W b) 1,1 W

P.206 0,14 W

P.207 VA 5 110 V e VB 5 26 V



nicolau

toledo

11

P.229 a) 4 A c) 720 W

b) 90%

P.230 a) 0,30 b) 0,75 A

P.231 a) 10 A b) 3,6 ? 104 C

P.232 a) 600 C b) 24 W

P.233 a)

� �

R2

R1

R3

b) 100 cada resistência

P.234 15

P.235 8

P.236 2,0 A; RCB 5 20 (no ponto médio do reostato AB)

P.237 a) 12 V e 12 mA

b) 11,4 V e 12,5 mA

P.238 a) 15 mA b) 6 V

P.239 a) 12 V e 36 W

b) 2 A em cada amperímetro

P.240 a) 2,0 A c) 8,0 V

b) 0,8 W

P.241 a) 0,25 A

b)

b)

P.243 a) 0,50 V b) 10 mA

P.244 a) 5,0 V b) 12 W

P.245 100 < Rx < 400

P.246 a) 1,5 W b) 7,3 V

P.247 a) 2,0 ? 1023 ? m

b) Os valores das resistências elétricas dobram.

P.248 a) 750 mil eletroplacas

b) 1.500

c) 10

d) 10 W

P.249 5,0 A

testes propostos

A

R1

R3

R2

+ –

+ –

R3

R1

R2

0,2 A

+

A

X

–

LR2

R1

+

–

E

A

R1

R3

R2

+ –

+ –

R3

R1

R2

0,2 A

P.242 a)

t.195 d

t.197 e

t.199 a

t.201 e

t.203 c

t.205 a

t.207 a

t.209 a

t.211 a

t.213 a

t.215 c

t.217 c

t.219 b

t.221 b

t.196 a

t.198 e

t.200 e

t.202 c

t.204 b

t.206 d

t.208 e

t.210 e

t.212 b

t.214 b

t.216 a

t.218 a

t.220 c

t.222 b



nicolau

toledo

12

t.223 c

t.225 b

t.227 b

t.229 a

t.231 a

t.233 a

P.263 4,5

P.264 a) 1 b) 2 A

P.265 0,05

P.266 a) 0,50 A c) 1,0 Ab) Aumenta.

P.267 a) 0,3 A b) 0,27 W c) 1 __ 9

testes propostos

t.224 a

t.226 d

t.228 e

t.230 d

t.232 b

t.234 c

teste sua leitura

L.16 e

L.17 a

L.18 d

Capítulo 10 Receptores elétricos


P.250 a) 90 V

b) 50 W

c) O motor poderá queimar.

P.251 5 ; 2 A

P.252 a) 30 V; 2 b) 0,216 kWh

P.253 1 ; 18 V

P.254 (I) 1 A(II) 1 A

P.255 a) 180 W

b) 2 A

c) gerador: 62 V; receptor: 20 V

P.256 a) 11 b) 12 V

P.257 a) 5,0 W b) 1,0 A c) 5,0 V

P.258 35 V e 5,81

P.259 1 V e 5

P.260 80 s

P.261 0,20 A

P.262 a) 400 W b) 205 W c) 5 W

t.235 d

t.237 d

t.236 a

t.238 a

t.239 soma 5 22 (02 1 04 1 16)

t.240 d

t.242 c

t.244 a

t.241 d

t.243 e

t.245 a

Capítulo 11 As leis de Kirchhoff


P.268 1,5 A 3,5 A

2 A

P.269 12 V

P.270 a) i1 5 4 A e i2 5 0 b) 1,5

P.271 i2 5 0,6 A, i3 5 0,8 A e R3 5 2,5

P.272 a) 6 V b) 27 V

P.273 i2 5 4,0 A e i3 5 6,0 A

P.274 5,0 volts

P.275 4 V

P.276

2 A

1 A 1 A



nicolau

toledo

13

P.277 12 W

P.278 2,40 A

P.279 a) 2 A

b) 30 s

c) i1 (A)

t (s)100806040200–1

–2

–3

–4

–5

1

2

3

d) 48 W (potência recebida)

P.280 a) 5 mA b) 2,5 V

P.281 2 V

P.282 7,5 V

testes propostos

P.288 a) 12 mC em cada capacitor; 2 V; 4 V e 6 Vb) 12 Vc) 1 mFd) 72 mJ

P.289 a) 10 V em cada capacitor; 60 mC; 30 mC e 20 mC

b) 110 mCc) 11 mFd) 550 mJ

P.290 60 V

P.291 a) 2 Vb) 8 mC no capacitor C1 e 4 mC no outro capacitor

P.292 20,24 °C

P.293 a) 2,5 mC d) 4 mCb) 7 mC e) 5 mCc) zero

P.294 a) 2 ? 103 Vb) Wi 5 1024 J; Wf 5 2 ? 1024 J A diferença provém do trabalho da for ça aplica

da pelo operador para afas tar as armaduras.

c) 1027 C

P.295 a) 50 C c) 5,6 ? 107 V

b) 9 ? 1027 F

P.296 1 mJ

P.297 a)

b)

P.298 1.000 V

P.299 a) ++++

––––

E

b) 6 ? 104 V/m

c) 23,6 ? 1027 J (Trabalho da força do operador.)

t.246 b

t.248 b

t.250 c

t.252 c

t.254 c

t.247 e

t.249 b

t.251 e

t.253 b

Capítulo 12 Capacitores


P.283 a) 6,6 ? 10210 F b) 1,32 ? 1026 C

P.284 24 V

P.285 4,0 mF e 0,25 mF

P.286 a) 0,5 m/s b) 4,4 ? 10212 F e 0,05 m2

P.287 a) 5,0 ? 1022 N c) 1,76 ? 1027 C/m2

b) 4,1 ? 1022 N

Ep ( J)

x (cm)1,00

160 • 10–19

A

Ec ( J)

x (cm)1,00A

80 • 10–19

0,5

Ep ( J)

x (cm)1,00

160 • 10–19

A

Ec ( J)

x (cm)1,00A

80 • 10–19

0,5



nicolau

toledo

14

P.300 a) 150 mC b) 7,5 ? 1023 J

P.301 Q 1 ___ Q 2

5 2

P.302 a) 2,4 mF

b)

P.303 a) 5 mF c) 6 mF

b) 10 ___ 9 mF d) 11 mF

P.304 16

P.305 a) i 5 E ___ 2R

c) W 5 C ? E2

______ 8

b) Q 5 C ? E __ 2

P.306 2

P.307 1,08 V; 0,8

P.308 a) 100 mC b) 5

P.309 a) 9,0 mC b) 3,0 ? 104 V

P.310 a) 36 mC b) 40 mC

testes propostos

t.274 d

t.276 d

t.278 e

t.280 d

t.282 b

t.284 b

t.286 c

3 �F

2 �F

12 �F

3 �F

2 �F 20 V

20 V

20 V

10 V

20 V

20 V 2 �F

60 �C

40 �C

120 �C

60 �C

40 �C 40 �C

t.255 d

t.257 e

t.259 d

t.256 e

t.258 b

t.260 a

t.261 soma 5 10 (02 1 08)

t.262 a

t.264 d

t.266 c

t.268 d

t.270 e

t.272 d

t.263 c

t.265 d

t.267 b

t.269 e

t.271 c

t.273 d

t.275 c

t.277 b

t.279 b

t.281 e

t.283 b

t.285 a

t.287 soma 5 28 (04 1 08 1 16)

teste sua leitura

L.19 c

L.20 a) 5,7 ? 103 V e 1.140 Jb) 142.500 W

L.21 a) 29,2 A b) 250 J

Unidade C

Capítulo 13 Campos magnéticos


P.311 2 ? 1027 T, perpendicular ao plano, entrando nele.

P.312 R1 ___ R2

P.313 6,4 A

P.314 4 ? 1027 T

P.315 (I) 6,3 ? 1025 T(II) 1,6 ? 1025 T(III) 4,7 ? 1025 T

P.316 a) zero b) 4,0 ? 1025 T

P.317 1,8 ? 1027 T

P.318 6 ? 1026 TA agulha colocada em P se orienta na direção do vetor indução magnética resultante com o polo norte voltado para cima.

P.319 a) 4p ? 1023 T b) polo sul

P.320 10 mA



nicolau

toledo

15

P.321 a)

b)

P.322 a) 4,0 A b) 8,0 ? 1025 T

P.323 3

P.324 a)

b)

P.325 a) 9,0 V b) 8p ? 1025 T

P.326 a) 0,1 gauss

________ ampère

b) 1,5 A

c) Norte

Leste

�1

�2

�1

�2

2

3

3

4

P.327 a) de norte para sul (regra da mão direita no 1)

b) 16 m

P.328 0,5 A

P.329 2,0 ? 1024 T

ii

i

P B

P.330 a) 3 A (arco menor); 1 A (arco maior)

b) zero

P.331 5 ? 1025 TA direção de

___  B forma com o plano horizontal o

ângulo a cuja tangente vale 3 __ 4 .

testes propostos

N

S

i

N

S

i

N

N

S S

N

N

S S

N

N

S S

N

N

S S

t.288 b

t.290 c

t.292 d

t.294 a

t.296 a

t.298 b

t.300 a

t.302 a

t.304 c

t.306 a

t.308 b

t.310 b

t.312 b

t.314 a

t.316 b

t.318 a

t.320 b

t.322 d

t.289 c

t.291 a

t.293 d

t.295 a

t.297 d

t.299 b

t.301 a

t.303 e

t.305 d

t.307 a

t.309 b

t.311 a

t.313 d

t.315 a

t.317 e

t.319 a

t.321 c

t.323 b



nicolau

toledo

16

t.324 e

t.326 d

t.328 a

P.344 0,40 T; da esquerda para a direita

P.345 C1: 0,5 N; C2: 0,5 N; C3: 0,5 N

P.346 a) 8 ? 1024 N ? mb) antihorário; plano da espira perpen di cu lar

a ___

 B

P.347 20 g

P.348 atração, de intensidade 2 ? 1029 N

P.349 a) É o ampère (A).b) Força de interação entre condutores retos,

longos e paralelos percorridos por corrente elétrica.

P.350 a) direção: perpendicular ao plano definido pelo condutor e pelo ponto P (plano do papel); sentido: entrando no plano do papel

b)

B–

I

Fm

ve

P

P.351 a) 2 ? 1025 T b) 1,2 ? 1029 N

P.352 40 mm

P.353 a) 1,2 ? 1027 s b) antihorário

P.354 Dt 5 p ? m ______ |q| ? B

1 L __ v

P.355 a) 1,2 b) 24 cm

P.356 Fm

v0

B

a) trajetória circularb) Fm 5 1025 N; direção e sentido: na fi gu rac) a 5 9,5 m/s2

P.357 a)

E

+ + + + + + + + + + + + + +

– – – – – – – – – – – – – –

B

b) 1,0 T

t.325 b

t.327 e


Capítulo 14 Força magnética

P.332 direção: da reta  

___ C ___

 D ; sentido: de D para C; inten

sidade: 2,4 ? 1028 N

P.333 direção: horizontal; sentido: para a es quer da; 0,16 N

P.334 a) direção: vertical; sentido: de cima para baixo; intensidade: 2,5 T

b) direção: perpendicular ao plano do pa pel; sentido: entrando no plano do papel

P.335 6,7 ? 103 T

P.336 a) direção: perpendicular ao plano do pa pel; sentido: entrando no plano do papel; in tensi dade: 2,0 ? 1022 T

b) 9,0 ? 10210 s

P.337 a) q1: positiva; q2: negativa b) 2

P.338 Rd 5 2Rp

P.339 A # elétron; B # nêutron; C # dêuteron; D # próton; E # pósitron

P.340 a) ___  F m c)

___  F e

b) nula d) ___  F e e

___  F m

P.341 v 5 E __ B

P.342 2 N

B

i

LFm

P.343 1022 T



nicolau

toledo

17

P.358 a) q __ m 5

2 ? y ? v20 ________

E ? x2 c) 1,75 ? 1011 C/kg

b) 5,0 ? 106 m/s

P.359 0,80 T; sentido: entrando no plano do papel

___

 B

P.360 a) 5,0 ? 103 V/m b) 2,8 ? 1025 T

P.361 a) 15 N c) 30 mb) 1,8 J

P.362 4 A

P.363 a é o ângulo cujo seno é 0,1.

P.364 zero

P.365 a) 2,0 Vb) 2,0 ? 1022 N

P.366 3

P.367 a) 5,0 ? 1011 elétrons b) 5,8 ? 1025 N

testes propostos

t.359 a

t.361 e

t.363 b

t.365 a

t.367 b

t.369 a

t.371 d

t.329 c

t.331 d

t.333 d

t.335 e

t.337 d

t.339 a

t.341 c

t.343 a

t.345 e

t.347 a

t.330 c

t.332 c

t.334 b

t.336 e

t.338 d

t.340 b

t.342 c

t.344 a

t.346 c

t.348 d

t.349 soma 5 29 (01 1 04 1 08 1 16)

t.350 e t.351 a

t.352 soma 5 13 (01 1 04 1 08)

t.353 e

t.355 d

t.354 b

t.356 c

t.357 c

t.358 soma 5 23 (01 1 02 1 04 1 16)

t.360 a

t.362 b

t.364 c

t.366 a

t.368 b

t.370 d

teste sua leitura

L.22 a

L.24 e

L.23 b

L.25 a

Capítulo 15 Indução eletromagnética


P.368 5 ? 1022 V

P.369 3 ? 1024 V

P.370 a) 1,2 V

b) 2 A, sentido antihorário

P.371 2,5 ? 1022 m/s

P.372 a) R # Q # P (horário)

b) P # Q # R (antihorário)

P.373 de C para D

P.374 a) espira circular: antihorário; espira re tangular: horário

b) espira circular: horário; espira retangular: antihorário

P.375 0,5 A

P.376 1022 V

P.377 3,6 ? 1024 V; horário

P.378 a) 3,0 ? 1025 Wb b) 9,0 ? 1024 C

P.379 5,0 ? 1022 V

P.380 a) horário b) diminui



nicolau

toledo

18

P.381 a) 80 J b) 20 A c) 1,6 T

P.382 1,0 ? 1023 A, sentido antihorário

P.383 a) antihorário b) horário

P.384 a) 3,2 ? 1025 Wb b) 3,2 ? 1024 V

P.385 horário

P.386 a) 4,0 V b) 1,0 A

P.387 a) 18 ? 1022 V

b) 18 A, sentido horário

P.388 a) Porque não há variação de fluxo magnético.

b) 4 V

P.389 a) 2 ? 10210 Wb

b) i ’ (nA)

20 8 t (s)

0,5

64

–1

c) 0 a 2 s: sentido horário

2 a 4 s: corrente nula

4 a 8 s: sentido antihorário

P.390 a) 50 Hz

b)

c)

P.391 a) 0,05 V b) de O para A

P.392 a) Ch aberta: surge uma ddp induzida nos termi nais do solenoide. Ch fechada: passa corrente induzida no solenoide

b) Aparecem as correntes de Foucault.

testes propostos

0 0,005 0,015 t (s)

e (V)

+e

–e

00,01

t (s)

+�

–�

0,02 0,03

0,025 0,03

� (Wb)

0 0,005 0,015 t (s)

e (V)

+e

–e

00,01

t (s)

+�

–�

0,02 0,03

0,025 0,03

� (Wb)

t.372 d

t.374 a

t.373 d

t.375 c

t.376 soma 5 26 (02 1 08 1 16)

t.377 soma 5 11 (01 1 02 1 08)

t.378 e

t.380 a

t.382 a

t.379 e

t.381 d

t.383 soma 5 7 (01 1 02 1 04)

t.384 c

t.386 a

t.388 d

t.390 e

t.392 a

t.394 e

t.396 e

t.398 b

t.400 d

t.402 c

t.385 d

t.387 c

t.389 a

t.391 a

t.393 a

t.395 c

t.397 a

t.399 c

t.401 a

teste sua leitura

L.26 d

L.27 a

L.28 a) 1,2 ? 1025 V b) 1,5 ? 1022 A

Capítulo 16 Noções de corrente alternada


P.393 103 rad/s

P.394 i 5 4 ? d XX 2 ? sen (2p ? 60t)

P.395 125 W



nicolau

toledo

19

P.396 90 W

P.397 25 rad/s

testes propostos

P.403 a) 9 ? 1016 J 2,1 ? 1013 kcalb) (6,2 ? 1029)%

P.404 7,65m0

P.405 a) 2,0 MeV b) 0,98c

P.406 a) 3 ? 107 m/s No dia a dia, as velocidades são muito meno

res do que 3 ? 107 m/s e, portanto, os efeitos relativísticos não são percebidos.

b) 12,5 min

P.407 demonstração

P.408 8,8 ? 10214 J

testes propostos

t.403 e t.404 d

t.405 soma 5 28 (04 1 08 1 16)

Unidade D

Capítulo 17 Ondas eletromagnéticas

testes propostos

t.414 d

t.415 soma 5 37 (01 1 04 1 32)

t.416 a

t.418 b

t.420 b

t.422 e

t.424 c

t.426 b

t.428 corretas: 2 e 3

Capítulo 18 Relatividade especial


P.398 1,6 m

P.399 1 h 22 min 22 s

P.400 v 5 0,75c

P.401 13 ___ 14

c

P.402 0,14c

t.406 e

t.408 e

t.410 d

t.412 c

t.407 b

t.409 a

t.411 c

t.413 b

t.417 d

t.419 e

t.421 c

t.423 d

t.425 a

t.427 d

t.429 e

t.431 soma 5 3 (01 1 02)

t.433 d

t.435 c

t.437 d

t.439 a

t.441 a

t.443 d

t.445 c

t.430 d

t.432 c

t.434 a

t.436 a

t.438 b

t.440 corretas: 0, 1, 2 e 3

t.442 a

t.444 a

Capítulo 19 Física Quântica


P.409 a) 9,2 ? 1014 Hz b) 3,3 ? 1027 m

P.410 1,04 ? 1015 Hz

P.411 a) Não ocorre emissão fotoelétrica.b) 6,0 ? 1014 Hz

P.412 a) 2,4 eV c) 1,7 eVb) césio e potássio

P.413 3 fótons

P.414 a) Formas de energia envolvidas no processo:

• energialuminosaemitidapelalâmpada;

• energia térmicadevidoaoefeito Joulenalâmpada, nos fios de ligação e na bateria;



nicolau

toledo

20

• energiaquímicanabateria;

• energiapotencialelásticanamola;

• energiamecânicanomartelodacampainha;

• energiaeletromagnéticanabobinaenosfios de ligação;

• energiasonoraemitidapelacampainha.

b) Na placa metálica ocorre o efeito fotoelétrico explicado por Einstein, levando em consideração a quan ti za ção da energia. Einstein propôs que um fóton da radia ção incidente, ao atingir o metal, é completamente absorvido por um único elétron, cedendolhe sua ener gia h ? f. Com isso, elétrons são emitidos pela placa com energia cinética máxima Ec(máx.) 5 h ? f 2 , sendo h a constante de Planck, f a frequência dos fótons e a função trabalho, isto é, a energia mínima necessária para que o elétron seja liberado da placa.

Outra parte do sistema é a lâmpada. A emissão de luz é devida aos saltos quânticos.

c) Esquema de forças no braço metálico:

d

P

M

O

FP

FM

FO

d3––

___  F P: força magnética

___  F M: força da mola

___  F O: força do pino

FM 5 3FP

FO 5 2FP

P.415 a) 2,9 ? 1015 Hz

b) 1,0 ? 1027 m

c) 6,4 ? 10227 kg ? m/s

P.416 a) Só o fóton com 12,75 eV pode ser absorvido.

b) O átomo irá para o 3o estado excitado (nível 4).

c) O átomo excitado poderá decair, até voltar ao estado fundamental, de uma das seguintes maneiras:

1o) 3o estado # estado fundamental

2o) 3o estado # 2o estado # estado fundamental

3o) 3o estado # 1o estado # estado fundamental

4o) 3o estado # 2o estado # 1o estado # estado fundamental

d) Suponha que o decaimento escolhido foi:

3o estado # estado fundamental

estado inicial: 3o; estado final: fundamental; energia do fóton emitido: 12,75 eV

P.417 a) Aspectos da Física Clássica mantidos no modelo de Bohr:

• Oelétronsemovimentaemtornodonúcleosob ação da força elétrica de atração dada pela lei de Coulomb.

• Omovimentodoelétronobedeceàsegunda lei de Newton.

Aspectos inovadores introduzidos por Bohr:

• A passagemdo elétron de uma órbitapara outra é possível mediante a absorção ou liberação de energia pelo átomo. A energia do fóton absorvida ou liberada no processo corresponde à diferença entre as energias E’ e E dos níveis envolvidos. Sendo E’ E, temos E’ 2 E 5 h ? f, em que h é a constante de Planck e f é a frequência do fóton.

• As órbitas permitidas ao elétron sãoaquelas em que o momento angular é um

múltiplo inteiro de h 5 h ___ 2p

.

b) Vrec. 5 E1 2 E0 _______ c ? MH

P.418 a) 5,5 ? 10235 m

b) 2,2 ? 10234 m

P.419 a) 7,3 ? 10210 m

b) 2,9 ? 1029 m

testes propostos

t.446 c

t.448 a

t.450 d

t.452 d

t.454 d

t.447 b

t.449 a

t.451 c

t.453 e

t.455 soma 5 18 (02 1 16)

t.456 corretas: (01), (04), (16) e (32)



nicolau

toledo

21

t.457 e

t.459 b

t.461 c

t.463 d

t.465 c

testes propostos t.458 d

t.460 c

t.462 b

t.464 c

t.466 corretas: (01), (02), (08) e (16)

t.467 corretas: (0), (1) e (3)

t.468 e

t.470 d

t.472 b

t.469 a

t.471 d

Capítulo 20 Física Nuclear


P.420 12 dias

P.421 28,9 h

P.422 a) 4 partículas a e 2 partículas b

b) 15,2 dias

P.423 a) falsa

b) No decaimento do césio–137, formamse bário–137 e uma partícula b. A diferença de massa entre o césio e os produtos finais se converte em energia.

c) gama

P.424 a) 3,6 ? 1014 J c) 5,0 kg

b) 4,0 ? 1023 kg 5 4,0 g

P.425 a) No Sol ocorre fusão nuclear: quatro átomos de hidrogênio formam um átomo de hélio, de massa menor do que as dos quatro átomos de hidrogênio. A diferença entre as massas (Dm) se converte em energia (DE), segundo a equação de Einstein: DE 5 Dm ? c2

b) 2,7 ? 1026 J

P.426 a) Não contraria a lei de conservação da carga. Temos 6 prótons nos reagentes (três partículas a) e 6 prótons no produto da reação (carbono).

b) 7,2 MeV

c) 7,2 MeV

t.473 c

t.475 e

t.477 c

t.479 b

t.481 d

t.483 b

t.485 d

t.487 e

t.474 c

t.476 c

t.478 c

t.480 d

t.482 c

t.484 d

t.486 a

Unidade e

Capítulo 21 Análise dimensional


P.427 a) [] 5 M0L0T21

b) [MF] 5 ML2T22

c) [k] 5 MLT23u21

P.428 a) [B] 5 ML0T22I21

b) [m0] 5 MLT22I22

c) [F] 5 ML2T22I21

P.429 [k] 5 ML0T22

P.430 demonstração

P.431 [a] 5 M0LT0, [b] 5 M0LT21, [c] 5 M0LT22 e [d] 5 M0LT23

P.432 a 5 1 e b 5 1

P.433 a 5 1 __ 2 e b 5 1 __

2 ; v 5 d XXXXX g ? R

P.434 a) massa, comprimento e tempo; quilo gra ma, metro e segundo, respectivamente

b) dimensões de G em relação a M, L e T;

a 5 1, b 5 2 e 5 23

P.435 a) J/m2 ? K ? s

b) kg/K ? s3

P.436 v 5 d XX p __ m

P.437 , 5 K ? d XXXXX h ? G _____ c3



nicolau

toledo

22

testes propostos

t.488 c

t.490 c

t.492 c

t.494 c

t.489 a

t.491 c

t.493 d

Fundamentos da Física Ramalho (GABARITO)

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