Aula 3 - Força Elétrica e Aplicação de Vetores.pptx

Força Elétrica e Vetores.pptx

1. Força Elétrica e Vetores Professor: Dácio Rebouças

2. Introdução Prof. Dácio Rebouças 2 Princípio da atração e repulsão das cargas elétricas: Cargas elétricas de mesmo sinal repelem-se; Cargas elétricas de sinais contrários atraem-se.

3. Grandezas Físicas Escalares Prof. Dácio Rebouças 3 O valor pode ser representado por uma único número real (positivo ou negativo); Definidas usando somente o valor numérico (módulo) e a unidade de medida; Tempo, massa, temperatura, tensão elétrica, entre outras.

4. Grandezas Físicas Vetoriais Prof. Dácio Rebouças 4 Possui intensidade, direção e sentido no espaço (bi e tridimensionais); Precisam de um número, um significado físico e uma orientação; Força, velocidade, deslocamento, entre outras.

5. Vetores Prof. Dácio Rebouças 5 Ente matemático caracterizado: Módulo, direção e sentido;

6. Vetores Prof. Dácio Rebouças 6 Representa-se um vetor por um segmento de reta orientado.

7. Vetores Prof. Dácio Rebouças 7 Módulo: Representado pelo tamanho do vetor ou um valor numérico acompanhado de unidade. Direção: Reta que fornece suporte ao vetor; Horizontal, vertical, entre outras; A direção indica o ângulo que a reta suporte forma com a reta de referência. Sentido: Orientação do vetor dada pela seta; Esquerda, direita, do ponto A para o ponto B, para baixo, etc.

8. Vetores Prof. Dácio Rebouças 8 Vetores Opostos: A única diferença entre eles é a oposição de sentido. Nesse caso: Vetor A oposto ao Vetor - A Observação: utilização do sinal “ – “

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10. Vetores Prof. Dácio Rebouças 10 Método gráfico para adição de vetores com direções diferentes: .  

11. Vetores Prof. Dácio Rebouças 11 Método gráfico para adição de vetores com direções diferentes: .  

12. Vetores Prof. Dácio Rebouças 12 Método gráfico para adição de vetores com direções diferentes: .  

13. Vetores Prof. Dácio Rebouças 13 Componentes de um vetor:

14. Vetores Prof. Dácio Rebouças 14 Componentes de um vetor: é rebatido e com formam um triângulo retângulo.  

15. Vetores Prof. Dácio Rebouças 15 Decomposição de vetores: O vetor pode ser decomposto em suas componentes.

16. Vetores Prof. Dácio Rebouças 16 Produto de um escalar por um vetor:

17. Vetores Prof. Dácio Rebouças 17 Adição de vetores com direções diferentes: Método dos polígonos: Dispor a ponta de um vetor na origem do outro; Traçar o vetor resultante R partindo da origem do primeiro vetor e terminando na extremidade do último.

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19. Vetores Prof. Dácio Rebouças 19 Adição de vetores com direções diferentes: Método do paralelogramo: Junte as origens dos vetores. Trace uma linha paralela a cada um dos vetores, formando um paralelogramo. Some a diagonal do paralelogramo.

20. Vetores Prof. Dácio Rebouças 20 Para calcularmos o módulo de R , geralmente utilizamos a Lei dos Cossenos.

21. Lei de Coulomb Prof. Dácio Rebouças 21 Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) foi um engenheiro e físico francês que estudou as forças de atração e repulsão entre partículas carregadas eletricamente; Para isso ele usou uma balança de torção, inventada por Henry Cavendish (1731-1810) para medir a força gravitacional.

22. Lei de Coulomb Prof. Dácio Rebouças 22 Seus testes mostraram que a força de atração (ou repulsão) entre corpos carregados segue uma lei parecida com a lei da Gravitação, de Newton: O valor de k = 8,99x10 9 N.m²/C² é válido para o vácuo, mas pode ser usado como boa aproximação para o ar. Para a maioria das situações práticas, pode ser arredondado para 9,0x10 9 N.m²/C² .    

23. Força Elétrica Prof. Dácio Rebouças 23 Dois corpos eletricamente carregados podem exercer atração ou repulsão entre si de acordo com seu sinal de carga; Sinais iguais repelem-se; Sinais contrários atraem-se. = Força elétrica; = Constante eletrostática; = Cargas elétricas; = Distância entre as cargas.    

24. Força Elétrica Prof. Dácio Rebouças 24 Constante de Coulomb: A menor unidade de carga livre conhecida na natureza a carga de um elétron (–e) ou um próton (+e), tem um módulo dado por:     é a permissividade do espaço livre e tem valor de    

25. Força Elétrica Prof. Dácio Rebouças 25 Lei do Inverso do Quadrado: Se a distância dobrar, implica em uma força quatro vezes menor: . Se a distância triplicar, implica em uma força nove vezes menor: . Se a distância triplicar, implica em uma força dezesseis vezes menor: .  

26. Força Elétrica Prof. Dácio Rebouças 26 Princípio da superposição: Quando uma partícula carregada interage simultaneamente com várias outras partículas carregadas, a força elétrica resultante sobre a partícula será igual a soma vetorial das contribuições individuais de cada partícula.

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29. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 29 Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a compreensão da natureza da força elétrica realizada, principalmente, pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados, resumindo suas conclusões em uma relação que ficou conhecida como lei de Coulomb. Considerando a lei de Coulomb, assinale a alternativa correta. a) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre esses corpos. b) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos. c) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional à constante eletrostática do meio em que os corpos estão inseridos. d) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos. e) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional à distância entre esses corpos e ao produto das cargas.

30. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 30 Duas partículas, carregadas com cargas elétricas de e , respectivamente, são colocadas no vácuo à uma distância de 30 cm uma da outra. Sendo a constante eletrostática , calcule a intensidade da força de interação eletrostática entre essas cargas.  

31. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 31 Em um átomo de hidrogênio, a distância média entre o próton e o elétron é de aproximadamente . Determine a intensidade da força elétrica de atração entre o próton e o elétron, em newtons. Carga elementar , constante elétrica do vácuo .  

32. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 32 Considere duas cargas, e , separadas por 3 cm no vácuo. Elas são postas em contato e, após, separadas no mesmo local, por 1 cm. Determine o sentido e o valor da força eletrostática entre elas, após o contato. Considere . Atração, 0,2 N. Atração, 2,5 N. Atração, 200,0 N. Repulsão, 0,2 N. Repulsão, 22,5 N.  

33. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 33 Em um átomo de hidrogênio, a distância entre o elétron e o próton é denominada raio de Bohr e corresponde a aproximadamente 0,5 angstrom (0,5 Å). Sabe-se que 1 Å equivale a e que a carga elétrica do próton é igual à carga elétrica do elétron em módulo e vale . Assim, se a constante eletrostática do vácuo é igual a , qual das alternativas a seguir melhor representa a intensidade da força elétrica de atração entre o próton e o elétron em um átomo de hidrogênio? N. N. N. N. N.  

34. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 34 Duas cargas são colocadas em uma região onde há interação elétrica entre elas. Quando separadas por uma distância d a força de interação elétrica entre elas tem módulo igual a F. Triplicando-se a distância entre as cargas, a nova força de interação elétrica em relação à força inicial, será: Diminuída 3 vezes. Diminuída 9 vezes. Aumentada 3 vezes. Aumentada 9 vezes.

35. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 35 Considere três cargas pontuais localizadas nos vértices de um triângulo retângulo, como mostra a figura, onde , e . Determine a força resultante exercida sobre q3.  

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37. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 37 Considere três cargas pontuais localizadas nos vértices de um triângulo retângulo, como mostra a figura, onde , e . Determine a força resultante exercida sobre q3.  

38. Exercícios Prof. Dácio Rebouças 38 Duas cargas iguais estão dispostas conforme o diagrama abaixo. Determine o módulo, a direção e o sentido da força elétrica total que essas cargas exercem sobre a carga , sobre o eixo x, na posição indicada.  

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40. 40 EXEMPLO 1.3: Duas cargas puntiformes q 1 = q 2 = 2  C interagem com a carga q 3 = 4  C, conforme Figura a seguir. Determine o módulo, a direção e o sentido da força resultante sobre a carga q 3 . OBJETIVO DE HOJE: