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Física

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Esferas condutoras perfeitamente idênticas são utilizadas em um experimento que se inicia com uma delas, a esfera X, eletricamente carregada. Promove-se o contato entre a esfera X e uma esfera eletricamente neutra e, após o contato, descarta-se a esfera que tocou a X. Pega-se outra esfera eletricamente neutra e repete-se o procedimento com a esfera X, descartando novamente a esfera que tocou a X. O processo é repetido mais uma vez com uma terceira esfera. Após a sequência de procedimentos, constata-se que a carga da esfera X é de 2 C, o que significa que, no início de todo o procedimento, a carga elétrica da esfera X era
a) 2 C.
b) 4 C.
c) 8 C.
d) 12 C.
e) 16 C.
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Exercícios Para o Aprendizado

há 2 meses

Respostas

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há 2 meses

Vamos analisar o problema passo a passo. 1. Primeiro Contato: A esfera X, que inicialmente tem uma carga \( Q \), toca uma esfera neutra. Quando duas esferas condutoras idênticas se tocam, a carga se distribui igualmente entre elas. Após o contato, cada esfera terá uma carga de \( \frac{Q}{2} \). A esfera que tocou a X é descartada, então a esfera X agora tem \( \frac{Q}{2} \). 2. Segundo Contato: A esfera X, agora com carga \( \frac{Q}{2} \), toca uma nova esfera neutra. Novamente, a carga se distribui igualmente, então após o contato, a esfera X terá \( \frac{\frac{Q}{2}}{2} = \frac{Q}{4} \) e a nova esfera terá \( \frac{Q}{4} \). A esfera que tocou a X é descartada, então a esfera X agora tem \( \frac{Q}{4} \). 3. Terceiro Contato: A esfera X, agora com carga \( \frac{Q}{4} \), toca uma terceira esfera neutra. Após o contato, a carga se distribui novamente, então a esfera X terá \( \frac{\frac{Q}{4}}{2} = \frac{Q}{8} \) e a nova esfera terá \( \frac{Q}{8} \). A esfera que tocou a X é descartada, então a esfera X agora tem \( \frac{Q}{8} \). Após todos esses contatos, sabemos que a carga final da esfera X é de 2 C. Portanto, temos: \[ \frac{Q}{8} = 2 \implies Q = 2 \times 8 = 16 \text{ C} \] Assim, a carga elétrica da esfera X no início do procedimento era de 16 C. Portanto, a alternativa correta é: e) 16 C.

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Duas esferas metálicas e eletricamente neutras, X e Y, são montadas sobre bases diferentes, ambas feitas de material isolante. Inicialmente, a esfera metálica X está próxima a um bastão negativamente carregado, sem tocá-lo. Em seguida, outra esfera Y toca a esfera X e, nesse momento, ambas as esferas estão sujeitas ao campo elétrico gerado pelo bastão. Com o bastão carregado ainda próximo de X, a esfera Y é afastada de X e, em seguida, o bastão é afastado de ambas cessando a ação do seu campo elétrico. Assinale corretamente a alternativa que indica, respectivamente, as cargas das esferas X e Y logo após o afastamento do bastão carregado.
a) neutra e neutra
b) positiva e positiva
c) negativa e positiva
d) positiva e negativa

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