Carga pontual
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Carga pontual
Uma massa pontual m=8 g com carga q=160 μC está no topo de um plano inclinado de altura h=5 m (ponto A), fazendo um ângulo de 60∘ com a horizontal, como a figura abaixo. A partícula sofre a influência do campo gravitacional da Terra e de um campo elétrico de Magnitude E = mg/2q apontando para a direita. A partícula é então solta do repouso. (Utilize g = 9,8 m/s2)
a) Calcule o tempo de queda, em segundos, da partícula até atingir o chão. (O exercício não informa se é queda livre ou não)
b) Calcule o módulo da velocidade em m/s com que a partícula atinge o chão.
c) Considere novamente a mesma partícula solta do repouso do ponto A. Se, em vez do campo elétrico do item anterior, fosse aplicado um outro campo elétrico de magnitude E = mg/q na mesma direção e sentido, qual seria o módulo da velocidade (em m/s) com que a partícula atingiria o chão?
Infelizmente não tenho o gabarito
a) Calcule o tempo de queda, em segundos, da partícula até atingir o chão. (O exercício não informa se é queda livre ou não)
b) Calcule o módulo da velocidade em m/s com que a partícula atinge o chão.
c) Considere novamente a mesma partícula solta do repouso do ponto A. Se, em vez do campo elétrico do item anterior, fosse aplicado um outro campo elétrico de magnitude E = mg/q na mesma direção e sentido, qual seria o módulo da velocidade (em m/s) com que a partícula atingiria o chão?
Infelizmente não tenho o gabarito
Última edição por J.R.R em Seg 18 Out 2021, 18:06, editado 1 vez(es)
J.R.R- Iniciante
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Data de inscrição : 18/10/2021
Re: Carga pontual
Faltou dizer se a carga q = y μC é positiva ou negativa:
Se q > 0 a força elétrica F = q.E tem o mesmo sentido de E
Se q < 0 a força elétrica F = q.E tem sentido oposto de E
Se q > 0 a força elétrica F = q.E tem o mesmo sentido de E
Se q < 0 a força elétrica F = q.E tem sentido oposto de E
Elcioschin- Grande Mestre
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Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
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Re: Carga pontual
Bom dia, qual o gabarito? Fiz dessa forma:
a)Tempo de queda = tempo de queda livre ou tempo para sair de A até o solo pela hipotenusa?
Se for quedra livre, só fazer S= S0 + V0T + aT^2/2
com a = g, pois a força elétrica não terá componente vertical interferindo na gravidade
Se for a segunda opção:
Decompõe a força elétrica , achando sua componente paralela à hipotenusa, soma-se à componente paralela à hipotenusa do peso, iguala-se à Fres para achar a aceleração
A partir da aceleração você utiliza as formulas da cinemática e trigonometria.
b) EpE + Egrav = Ec + EpE
KQq/d + mgh = mv^2/2 + KQq/d
KQqd/d^2 + mgh = mv^2/2 + KQqd/d^2 (multipliquei em cima e em baixo por d)
Como E = KQ/d^2
E q d1 + mgh = mv^2/2 + E q d2
E = mg/2q
m.g.q.d1/2q + mgh = mv^2/2 + m.g.q.d2/2q
mgd1 + 2mgh = mv^2 + mgd2
gd1 - gd2 + 2gh = v^2
v^2 = g . [(d1-d2) + 2h]
d1-d2 = hipotenusa
sen a = h/ hipotenusa
hipotenusa = h/sena
v^2 = g ( h/sena + 2h)
c) mesma coisa da anterior, mudando, apenas, o valor de E
a)Tempo de queda = tempo de queda livre ou tempo para sair de A até o solo pela hipotenusa?
Se for quedra livre, só fazer S= S0 + V0T + aT^2/2
com a = g, pois a força elétrica não terá componente vertical interferindo na gravidade
Se for a segunda opção:
Decompõe a força elétrica , achando sua componente paralela à hipotenusa, soma-se à componente paralela à hipotenusa do peso, iguala-se à Fres para achar a aceleração
A partir da aceleração você utiliza as formulas da cinemática e trigonometria.
b) EpE + Egrav = Ec + EpE
KQq/d + mgh = mv^2/2 + KQq/d
KQqd/d^2 + mgh = mv^2/2 + KQqd/d^2 (multipliquei em cima e em baixo por d)
Como E = KQ/d^2
E q d1 + mgh = mv^2/2 + E q d2
E = mg/2q
m.g.q.d1/2q + mgh = mv^2/2 + m.g.q.d2/2q
mgd1 + 2mgh = mv^2 + mgd2
gd1 - gd2 + 2gh = v^2
v^2 = g . [(d1-d2) + 2h]
d1-d2 = hipotenusa
sen a = h/ hipotenusa
hipotenusa = h/sena
v^2 = g ( h/sena + 2h)
c) mesma coisa da anterior, mudando, apenas, o valor de E
gusborgs- Mestre Jedi
- Mensagens : 715
Data de inscrição : 27/08/2021
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Re: Carga pontual
Elcioschin escreveu:Faltou dizer se a carga q = y μC é positiva ou negativa:
Se q > 0 a força elétrica F = q.E tem o mesmo sentido de E
Se q < 0 a força elétrica F = q.E tem sentido oposto de E
q é positiva (q = 160 microcoulomb).
J.R.R- Iniciante
- Mensagens : 3
Data de inscrição : 18/10/2021
Re: Carga pontual
Você tinha esquecido de informar o valor/sinal da carga. Como você esperava que pudéssemos resolver a questão?
E seu enunciado continua incompleto: ainda não sabemos o valor da massa da carga pontual e o valor da altura h!
Por favor tenha mais atenção nas postagens: o enunciado deve ser exatamente como estava no livro/apostila/prova ou internet e com todas as alternativas, se houver. E, caso saiba o gabarito, deve postar também.
E seu enunciado continua incompleto: ainda não sabemos o valor da massa da carga pontual e o valor da altura h!
Por favor tenha mais atenção nas postagens: o enunciado deve ser exatamente como estava no livro/apostila/prova ou internet e com todas as alternativas, se houver. E, caso saiba o gabarito, deve postar também.
Elcioschin- Grande Mestre
- Mensagens : 71675
Data de inscrição : 15/09/2009
Idade : 77
Localização : Santos/SP
Re: Carga pontual
Elcioschin escreveu:Você tinha esquecido de informar o valor/sinal da carga. Como você esperava que pudéssemos resolver a questão?
E seu enunciado continua incompleto: ainda não sabemos o valor da massa da carga pontual e o valor da altura h!
Por favor tenha mais atenção nas postagens: o enunciado deve ser exatamente como estava no livro/apostila/prova ou internet e com todas as alternativas, se houver. E, caso saiba o gabarito, deve postar também.
Desculpa pela falta de atenção, já organizei o enunciado. Infelizmente não tenho o gabarito das questões.
J.R.R- Iniciante
- Mensagens : 3
Data de inscrição : 18/10/2021
Re: Carga pontual
a) O plano inclinado é uma pegadinha, pois como não há atrito, o tempo para a partícula chegar ao chão é identico ao tempo que seria se não houvesse plano inclinado, dessa forma faremos essa primeira parte do exercício como um exercício de queda livre comum.
S = s0 + v0t + a(t^2)/2
5 = 0 + 0 + 9,8(t^2)/2
t = 1,01
b) Temos duas velocidades, a horizontal, influenciada pelo campo elétrico e a vertical, influenciada pela gravidade.
> Velocidade final vertical:
a = (vf - vi) / (tf - ti)
9,8 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf = 9,898
> Velocidade final horizontal:
Primeiro precisamos achar a aceleração horizontal.
Fe = ma (esse a é aceleração horizontal, influencidada pela força elétrica)
Sabemos que Fe = qE, substituindo temos:
qE = ma
Substituindo o valor de E dado pelo exercício:
q . mg/2q = ma
mg/2 = ma
a = g/2 = 4,9 (achamos a aceleração horizontal!)
a = (vf - vi) / (tf - ti)
4,9 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf_horizontal = 4,95
> Velocidade final resultante:
Como velocidade é uma grandeza vetorial, devemos encontrar o módulo do vetor velocidade resultante, que é a soma do vetor velocidade vertical final com o vetor velocidade horizontal final.
Para calcular o vetor resultante, utilizamos Lei dos Cossenos
Vresultante ^2 = vf_vertical^2 + v_horizontal^2 + 2abcos(teta), sendo teta o angulo entre os dois vetores (90º).
Vr = raiz(9,898^2 + 4,95^2)
Vr = 11.05
c) O que ele está alterando é a velocidade horizontal, então usamos a velocidade final vertical igual a que achamos anteriormente (9,89).
De resto, faremos igual o exercício de cima, alterando o valor de E.
> Velocidade final horizontal:
Fe = ma
Fe = qE
qE = ma
Substituindo o valor de E dado pelo exercício:
q . mg/q = ma
mg = ma
a = g
a = 9,8 (achamos a aceleração horizontal - coincidentemente deu igual ao valor da aceleração vertical)
a = (vf - vi) / (tf - ti)
9,8 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf_horizontal = 9,89
> Velocidade final resultante:
Vr = raiz(9,89^2 + 9,89^2)
Vr = 13,98
S = s0 + v0t + a(t^2)/2
5 = 0 + 0 + 9,8(t^2)/2
t = 1,01
b) Temos duas velocidades, a horizontal, influenciada pelo campo elétrico e a vertical, influenciada pela gravidade.
> Velocidade final vertical:
a = (vf - vi) / (tf - ti)
9,8 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf = 9,898
> Velocidade final horizontal:
Primeiro precisamos achar a aceleração horizontal.
Fe = ma (esse a é aceleração horizontal, influencidada pela força elétrica)
Sabemos que Fe = qE, substituindo temos:
qE = ma
Substituindo o valor de E dado pelo exercício:
q . mg/2q = ma
mg/2 = ma
a = g/2 = 4,9 (achamos a aceleração horizontal!)
a = (vf - vi) / (tf - ti)
4,9 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf_horizontal = 4,95
> Velocidade final resultante:
Como velocidade é uma grandeza vetorial, devemos encontrar o módulo do vetor velocidade resultante, que é a soma do vetor velocidade vertical final com o vetor velocidade horizontal final.
Para calcular o vetor resultante, utilizamos Lei dos Cossenos
Vresultante ^2 = vf_vertical^2 + v_horizontal^2 + 2abcos(teta), sendo teta o angulo entre os dois vetores (90º).
Vr = raiz(9,898^2 + 4,95^2)
Vr = 11.05
c) O que ele está alterando é a velocidade horizontal, então usamos a velocidade final vertical igual a que achamos anteriormente (9,89).
De resto, faremos igual o exercício de cima, alterando o valor de E.
> Velocidade final horizontal:
Fe = ma
Fe = qE
qE = ma
Substituindo o valor de E dado pelo exercício:
q . mg/q = ma
mg = ma
a = g
a = 9,8 (achamos a aceleração horizontal - coincidentemente deu igual ao valor da aceleração vertical)
a = (vf - vi) / (tf - ti)
9,8 = (vf - 0) / (1,01 - 0)
vf_horizontal = 9,89
> Velocidade final resultante:
Vr = raiz(9,89^2 + 9,89^2)
Vr = 13,98
raquelnxn- Iniciante
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Data de inscrição : 09/10/2023
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