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Dúvida Respondida

Respondendo dúvida referente à questão abaixo:

(Ufrs) Analise as afirmativas, a seguir, identificando a INCORRETA. 

a) Quando um condutor eletrizado é colocado nas proximidades de um condutor com carga total nula, existirá força de atração eletrostática entre eles.
b) Um bastão eletrizado negativamente é colocado nas imediações de uma esfera condutora que está aterrada. A esfera então se eletriza, sendo sua carga total positiva.
c) Se dois corpos, inicialmente neutros, são eletrizados atritando-se um no outro, eles adquirirão cargas totais de mesma quantidade, mas de sinais opostos.
d) O pára-raio é um dispositivo de proteção para os prédios, pois impede descargas elétricas entre o prédio e as nuvens.
e) Dois corpos condutores, de formas diferentes, são eletrizados com cargas de -2$\mu$C e +1$\mu$C. Depois que esses corpos são colocados em contato e afastados, a carga em um deles pode ser -0,3$\mu$C

A dúvida é: porque o gabarito é a letra D e não E.

Indo diretamente ao ponto: os pára raios são dispositivos de proteção, porém eles não impedem a descarga atmosférica: pelo contrário, ele facilita a descarga sobre si. Ou seja, ele “atrai” o raio para que caia nele e não em outros pontos produzindo danos materiais ou imateriais (acidentes envolvendo pessoas ou animais ou mesmo plantas, como árvores). Você pode entender melhor o fenômeno buscando por “poder das pontas

A alternativa E está imprecisa: ao dizer que dois corpos estão eletrizados com cargas Q1 e Q2 somos quase que automaticamente levados a dizer que a carga de cada um, depois de terem entrado em contato elétrico e se afastados, será a média das cargas:
$$Q_{final}=\frac{Q_1+Q_2}{2}=-0,33 \rm{\mu C}$$
que é aproximadamente o que se apresenta na alternativa. Contudo, isso só é válido se os corpos forem idênticos, caso sejam diferentes essa fórmula não vale e só é possível afirmar a carga de cada um conhecendo-se a capacitância de cada. Como isso não foi dado não podemos afirmar qual deve ser a carga de cada corpo, portanto a alternativa E está incorreta.

As demais alternativas estão corretas!

 


Aceleração da gravidade próxima à superfície da Terra

Em geral, temos duas fórmulas para calcular a força gravitacional:

$$P=mg$$

e

$$F=\frac{GMm}{d^2}$$

Mas quais as diferenças e semelhanças entre elas? Na verdade, ambas são totalmente equivalentes, pois se considerarmos uma região próxima à da Terra, podemos assumir que a gravidade é constante, assim, igualando as duas forças (pois são uma única força), temos:

$$mg=\frac{GMm}{d^2}\Rightarrow g=\frac{GM}{d^2}$$

Se $d$ for o raio da Terra, temos o valor da gravidade na superfície do planeta.

Mas para deixar esta ligação entre o que vemos quando estudamos fenômenos na superfície da Terra e a Gravitação Universal, vamos tomar o seguinte exemplo: usando as equações da gravitação universal determine a equação da variação da energia potencial de um corpo na superfície da Terra ao ser levado de um ponto à outro sendo este último à uma altura $h$ acima do primeiro. Assuma que esta altura é muito menor que o raio da Terra.

Lembrando que a energia potencial gravitacional na gravitação universal é dada por:

$$U=-\frac{GMm}{d}$$

a variação, ao ir do ponto mais baixo para o mais alto, será:

$$\Delta U=-\frac{GMm}{R+h}-\left(-\frac{GMm}{R}\right)=GMm\left(\frac{1}{R}-\frac{1}{R+h}\right)\Rightarrow$$

$$\Delta U=GMm\left(\frac{R+h-R}{R(R+h)}\right)=GMm\left(\frac{h}{R(R+h)}\right)$$

Temos agora um resultado interessante, pois $R+h\approx R$ pois $h<<R$. Além disso vimos que

$$g=\frac{GM}{R^2}$$

na superfície da Terra. Portanto:

$$\Delta U\approx GMm\left(\frac{h}{R^2)}\right)$$

Ou seja:

$$\Delta U\approx mgh$$

 

 


Resolução questão 8 AFA – Física 2002

Mais uma dúvida respondida:

Teria como resolver está questão?
(AFA 2002) Um avião reboca dois planadores idênticos de massa \(m\), com velocidade constante. A Tensão no cabo(II) é \(T\). De repente o avião desenvolve uma aceleração a. Considerando a força de resistência do ar invariável , a tensão no cabo (I) passa a ser
a) \(T+m\cdot a\)
b) \(T+2m\cdot a\)
c) \(2T+2m\cdot a\)
d) \(2T+m\cdot a\)
Obs: desculpe mas não consegui o desenho.

Olá, achei a questão.
http://www.futuromilitar.com.br/portal/attachments/article/17/2002-AFA-Fisica.pdf
É a número 8.


Vamos lá.

Primeiro vamos à figura:

Se os planadores são idênticos e se movem com velo
cidade constante, então a força de resistência do ar é igual em ambos e vale também \(T\) (note que o avião II é o de trás e está sujeito às forças peso e de sustentação, que não nos interessa no problema, e a tração e o atrito com o ar, que devem ser iguais para que a resultante seja nula).

Como o fio I transpor ambos os aviões, a tração neste fio deve ser de \(2T\) (para anular o efeito do atrito de ambos os planadores).

Se o avião adquire aceleração a, então o fio I deverá fornecer uma força adicional \(F=2m\cdot a\) sendo \(m\) a massa de cada planador. Isso porque a força de atrito é invariável, logo o fio deve manter a força inicial e acrescentar \(F\), pois o fio I quem “puxa” ambos os planadores.

Espero que tenha entendido: note que o fio I é o responsável por acelerar ambos os planadores.

Resposta: C

 


Adendo:

Na situação inicial, a tensão no cabo II é \(T\), conforme desenho a seguir.

afa001

Se pensarmos apenas no planador de trás, a resultante sobre ele é zero (aceleração nula), assim, sobre ele existe uma força de atrito conforme desenho abaixo (só do planador de trás).

afa002

Com isso podemos ver que, se a resultante no avião de trás for zero, então a força de atrito do ar só pode ser igual à de tração: $$F_{at}=T$$

Se os dois planadores são idênticos, então a força de resistência do ar em ambos também são idênticos.

afa003

Vamos agora pensar nos dois aviões como sendo um corpo só, pois o fio I quem puxa ambos, então podemos fazer isso sem prejuízo algum. Vou representar por um retângulo apenas.

afa004

Observe que estamos representando os dois aviões como sendo apenas um corpo. Agora, ainda na situação inicial, podemos afirmar que a resultante é nula. Ou seja, a tração no fio I deve anular as forças de atrito em ambos os planadores. Vamos de novo ao esquema:

afa005

Como se \(T=F_{at}\Rightarrow 2T=2F_{at}\), podemos redesenhar da seguinte forma:

afa006

Isso porque não foi dada nenhuma informação sobre a força de atrito, só que a tração valia \(T\).

Agora surge uma nova situação em que o sistema é acelerado. Assim, surge uma tração no fio I

fig007

Voltando para a representação dos dois planadores como sendo o quadrado dos esquemas anteriores, temos:

afa007

Agora sim, vamos usar a segunda lei de Newton. Você deve se lembrar que a resultantes das forças (no caso, a diferença dos módulos \(F_{res}=T’-2T\)) deve ser igual à massa do sistema acelerado vezes a aceleração \(a\): $$F_{res}=m\cdot a$$

A massa total no entanto é \(2m\), assim usando a segunda lei de Newton: $$F_{res}=2m\cdot a\Rightarrow T’-2T=2m\cdot a\Rightarrow$$

$$T’=2T+2m\cdot a$$

 

 

 


Dúvida Respondida

Pergunta:

Professor, gostaria que o senhor pudesse resolver uma questão que eu estou com dúvida, eu não estou conseguindo colocar ela aqui então vou deixar o link:

http://www.comportall.com.br/provas/UESB2015_cad3.pdf

É a questão número 7 da prova de física,Muito obrigado pela atenção e pela ajuda.

A questão:

UESB2015_cad3_EX07

A figura mostra um bloco A de massa 2,0 kg pendurado por uma corda ideal, que passa através de uma roldana sem atrito e de massa desprezível e conectada a outro bloco B de massa 3,0 kg, em repouso, sobre uma superfície cujo coeficiente de atrito cinético é igual a 0,2. Considerando-se que o bloco B é empurrado contra uma mola, comprimindo-a em 20,0 cm, e depois solto, que a aceleração da gravidade g = 10 m/s2 , e que a velocidade dos blocos A e B é igual a 2,0 m/s, quando o bloco A tiver descido uma distância d = 50,0 cm, após terem sido soltos, a constante elástica da mola, em N/m, é igual a

01) 120

02) 130

03) 140

04) 150

05) 160

RESOLUÇÃO

Podemos resolver usando o Teorema da Energia Mecânica: este teorema nos diz que o trabalho de uma força dissipativa – em nosso caso a força de atrito – é igual à variação da energia mecânica. Assim:

$$\tau_{Fat}=\Delta E_{mec} \Rightarrow$$

$$-\mu \cdot m_B \cdot g \cdot d= \left ( m_B \cdot g \cdot H + \frac{m_A \cdot v^2}{2}+\frac{m_B \cdot v^2}{2} \right ) –$$ $$ \left ( \frac{k \cdot x^2}{2}+m_B \cdot g \cdot H + m_A \cdot g \cdot d \right )$$

Note que adotei o referencial para a energia potencial nula a linha tracejada da figura. Observe ainda que o trabalho da força de a

Substituindo os dados:

$$-0,2 \cdot 3 \cdot 10 \cdot0,5= \left (  \frac{2 \cdot 2^2}{2}+\frac{3 \cdot 2^2}{2} \right ) – \left ( \frac{k \cdot 0,2^2}{2}+ 2 \cdot 10 \cdot 0,5 \right ) $$

Note que a Energia Potencial Gravitacional do corpo B é constante, logo a variação dela é nula. Finalizando os cálculos:

$$-3=4+6-(0,02k+10)\Rightarrow$$

$$0,02k=3\Rightarrow$$

$$k=150 \rm{N/m}$$