Exercícios Resolvidos de Energia Potencial e Trabalho

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Enunciado

O desenho abaixo mostra as seções transversais de superfícies equipotenciais entre dois condutores carregados que são mostrados em preto. Vários pontos nas superfícies equipotenciais próximos dos condutores estão marcados A, B, C, ..., I. Uma carga pontual ganha 35   m J de energia cinética quando se move do ponto E para o ponto A. Determine a magnitude, o tipo da carga e quanto trabalho é necessário para movê-la do ponto B para o ponto D.

a) 0,1   m C , negativa, e 20   m J

b) 500   μ C , negativa e - 10   m J

c) 0,5   m C , positiva e - 10   m J

d) 0,35   μ C , positiva e - 20   J

e) 0,5   m C , negativa e - 10   m J

Passo 1

Temos que o trabalho se relaciona com a variação de energia cinética por

W = Δ E c = 35   m J = 35 × 10 - 3 J

Por outro lado, esse trabalho se relaciona com a variação de energia potencial elétrica

W = - Δ U = - q Δ V

q = - W Δ V

Pela figura acima temos que

Δ V = V A - V E = 30 - - 40

Δ V = 70 V

Então:

q = - W Δ V = - 35 × 10 - 3 70   C = - 0,5 × 10 - 3   C

q = - 0,5   m C

Ou seja, a carga é negativa!

Passo 2

Para mover do B para o D , temos que usar a mesma fórmula:

Já sabemos q . Temos que Δ V = V D - V B = - 10 - 10 = - 20 V

Repara que agora Δ V é negativo! Isso vai ter influência no sinal do nosso trabalho.

W = - q ∆ V

W = - - 0,5   .   10 - 3 .   - 20 = - 10 × 10 - 3 J

W = - 10   m J

Resposta

(e)

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