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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
P.109 6,0 V
P.110 a) 4,5
b) 7,2 V
P.111 a) 2,0 k
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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
exercícios propostos
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
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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
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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
exercícios propostos
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
Físicaos Fundamentos da Física
Moderna plus 3ramalho
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
exercícios propostos
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
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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
Físicaos Fundamentos da Física
Moderna plus 3ramalho
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
exercícios propostos
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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
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
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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
exercícios propostos
P.393 103 rad/s
P.394 i 5 4 ? d XX 2 ? sen (2p ? 60t)
P.395 125 W
Físicaos Fundamentos da Física
Moderna plus 3ramalho
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
exercícios propostos
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
exercícios propostos
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;
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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)
Físicaos Fundamentos da Física
Moderna plus 3ramalho
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
exercícios propostos
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
exercícios propostos
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
Físicaos Fundamentos da Física
Moderna plus 3ramalho
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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