Respostas

APÊNDICE G

 

TABELA PERIÓDICA DOS ELEMENTOS

 

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R E S P O S T A S

 

dos Testes e das Perguntas e Problemas Ímpares

 

Capítulo 21

T 1. C e D se atraem; B e D se atraem 2. (a) para a esquerda; (b) para a esquerda; (c) para a esquerda 3. (a) a, c, b; (b) menor 4. –15e (a carga total de –30e se divide igualmente)

P 1. 3, 1, 2, 4 (zero) 3. a e b 5. 2kq2/r2, para cima 7. b e c empatados, a (zero) 9. (a) iguais; (b) menor; (c) subtraem; (d) somam; (e) que se somam; (f) no sentido positivo de y; (g) no sentido negativo de y; (h) no sentido positivo de x; (i) no sentido negativo de x 11. (a) +4e; (b) –2e, para cima; (c) –3e, para cima; (d) –12e, para cima PR 1. 0,500 3. 1,39 m 5. 2,81 N 7. –4,00 9. (a) –1,00 μC; (b) 3,00 μC 11. (a) 0,17 N; (b) –0,046 N 13. (a) –14 cm; (b) 0 15. (a) 35 N; (b) –10°; (c) –8,4 cm; (d) +2,7 cm 17. (a) 1,60 N; (b) 2,77 N 19. (a) 3,00 cm; (b) 0; (c) –0,444 21. 3,8 × 10–8 C 23. (a) 0; (b) 12 cm; (c) 0; (d) 4,9 × 10–26 N 25. 6,3 × 1011 27. (a) 3,2 × 10–19 C; (b) 2 29. (a) –6,05 cm; (b) 6,05 cm 31. 122 mA 33. 1,3 × 107 C 35. (a) 0; (b) 1,9 × 10–9 N 37. (a) 9B; (b) 13N; (c) 12C 39. 1,31 × 10–22 N 41. (a) 5,7 × 1013 C; (b) porque as distâncias se cancelam; (c) 6,0 × 105 kg 43. (b) 3,1 cm 45. 0,19 MC 47. –45 μC 49. 3,8 N 51. (a) 2,00 × 1010 elétrons; (b) 1,33 × 1010 elétrons 53. (a) 8,99 × 109 N; (b) 8,99 kN 55. (a) 0,5; (b) 0,15; (c) 0,85 57. 1,7 × 108 N 59. –1,32 × 1013 C 61. (a) (0,829 N)î; (b) (–0,621 N)ĵ 63. 2,2 × 10–6 kg 65. 4,68 × 10–19 N 67. (a) 2,72L; (b) 0 69. (a) 5,1 × 102 N; (b) 7,7 × 1028 m/s2 71. (a) 0; (b) 3,43 × 109 m/s2 73. (a) 2,19 × 106 m/s; (b) 1,09 × 106 m/s; (c) diminuiria 75. 4,16 × 1042

Capítulo 22

T 1. (a) para a direita; (b) para a esquerda; (c) para a esquerda; (d) para a direita (as cargas de p e e têm o mesmo valor absoluto, e p está mais longe) 2. (a) sentido positivo de y; (b) sentido positivo de x; (c) sentido negativo de y 3. (a) para a esquerda; (b) para a esquerda; (c) diminui 4. (a) todos empatados; (b) 1 e 3 empatados e depois 2 e 4 empatados P 1. a, b, c 3. (a) sim; (b) na direção das cargas; (c) não (os vetores não apontam na mesma direção); (d) se cancelam; (e) se somam; (f) das componentes que se somam; (g) o sentido negativo do eixo y 5. (a) à esquerda; (b) não 7. (a) 4, 3, 1, 2; (b) 3, depois 1 e 4 empatados, 2 9. a, b, c 11. e, b, depois a e c empatados, d (zero) 13. a, b, c PR 3. (a) 3,07 × 1021 N/C; (b) para fora 5. 56 pC 7. (1,02 × 105 N/C)ĵ 9. (a) 1,38 × 10–10 N/C; (b) 180° 11. –30 cm 13. (a) 3,60 × 10–6 N/C; (b) 2,55 × 10–6 N/C; (c) 3,60 × 10–4 N/C; (d) 7,09 × 10–7 N/C; (e) Quando o próton se aproxima do disco, as componentes x dos campos, que têm sentidos opostos, se tornam mais importantes que as componentes y, que têm o mesmo sentido. 15. (a) 160 N/C; (b) 45° 17. (a) –90°; (b) +2,0 μC; (c) –1,6

μC 19. (a) qd/4πε r3; (b) –90° 23. 0,506 25. (a) 1,62 × 106 N/C; (b) –45° 27. 0

(a) 23,8 N/C; (b) –90° 29. 1,57 31. (a) –5,19 × 10–14 C/m; (b) 1,57 × 10–3 N/C; (c) –180°; (d) 1,52 × 10–8 N/C; (e) 1,52 × 10–8N/C 35. 0,346 m 37. 28% 39. –5e 41. (a) 1,5 × 103 N/C; (b) 2,4 × 10–16 N; (c) para cima; (d) 1,6 × 10–26 N; (e) 1,5 × 1010 43. 3,51 × 1015 m/s2 45. 6,6 × 10–15 N 47. (a) 1,92 × 1012 m/s2; (b) 1,96 × 105 m/s 49. (a) 0,245 N; (b) –11,3°; (c) 108 m; (d) – 21,6 m 51. (a) 2,6 × 1010 N; (b) 3,1 × 10–8 N; (c) salta para o estigma 53. 27 μm 55. (a) 2,7 × 106 m/s; (b) 1,0 kN/C 57. (a) 9,30 × 10–15 C · m; (b) 2,05 × 10–11 J 59. 1,22 × 10–23J 61. (l/2π)(pE/I)0,5 63. (a) 8,87 × 10–15 N; (b) 120 65. 217o 67. 61 N/C 69. (a) 47 N/C; (b) 27 N/C 71. 38 N/C 73. (a) –1,0 cm; (b) 0; (c) 10 pC 75. +1,00 μC 77. (a) 6,0 mm; (b) 180° 79. 9 h 30 min 81. (a) – 0,029 C; (b) porque a esfera seria desintegrada pela força de repulsão 83. (a) –1,49 × 10–26 J; (b) (–1,98 × 10–26 N · m) ; (c) 3,47 × 10–26 J 85. (a) linha de cima: 4, 8, 12; linha do meio: 5, 10, 14; linha de baixo: 7, 11, 16; (b) 1,63 × 10–19 C 87. (a) (–1,80N/C)î; (b) (43,2 N/C)î; (c) (–6,29 N/C)î

Capítulo 23

T 1. (a) +EA; (b) –EA; (c) 0; (d) 0 2. (a) 2; (b) 3; (c) 1 3. (a) igual; (b) igual; (c) igual 4. 3 e 4 empatados, depois 2,1 P 1. (a) 8 N · m2/C; (b) 0 3. todos empatados 5. todos empatados 7. a, c, depois b e d empatados (zero) 9. (a) 2, 1, 3; (b) todos empatados (+4q) 11. (a) impossível; (b) –3q ; (c) impossível 0

PR 1. –0,015 N · m2/C 3. (a) 0; (b) –3,92 N · m2/C; (c) 0; (d) 0 5. 3,01 nN·m2/C 7. 2,0 × 105 N · m2/C 9. (a) 8,23 N · m2/C; (b) 72,9 pC; (c) 8,23 N · m2/C; (d) 72,9 pC 11. –1,70 nC 13. 3,54 μC 15. (a) 0; (b) 0,0417 17. (a) 37 μC; (b) 4,1 × 106 N · m2/C 19. (a) 4,5 × 10–7 C/m2; (b) 5,1 × 104 N/C 21. (a) –3,0 × 10–6C; (b) +1,3 × 10–5 C 23. (a) 0,32 μC; (b) 0,14 μC 25. 5,0 μC/m 27. 3,8 × 10–8 C/m2 29. (a) 0,214 N/C; (b) para dentro; (c) 0,855 N/C; (d) para fora; (e) –3,40 × 10–12 C; (f) –3,40 × 10–12 C 31. (a) 2,3 × 106 N/C; (b) para fora; (c) 4,5 × 105 N/C; (d) para dentro 33. (a) 0; (b) 0; (c) (–7,91 × 10– 11 7 2 N/C)î 35. –1,5 37. (a) 5,3 × 10 N/C; (b) 60 N/C 39. 5,0 nC/m 41. 0,44 mm 43. (a) 0; (b) 1,31 μN/C; (c) 3,08 μN/C; (d) 3,08 μN/C 45. (a) 2,50 × 104 N/C; (b) 1,35 × 104 N/C 47. –7,5 nC 49. (a) 0; (b) 56,2 mN/C; (c) 112 mN/C; (d) 49,9 mN/C; (e) 0; (f) 0; (g) –5,00 fC; (h) 0 51. 1,79 × 10–11 C/m2

53. (a) 7,78 fC; (b) 0; (c) 5,58 mN/C; (d) 22,3 mN/C 55. 6Kε r3 57. (a) 0; 0 (b) 2,88 × 104 N/C; (c) 200 N/C 59. (a) 5,4 N/C; (b) 6,8 N/C 61. (a) 0; (b)

q /4πε r2; (c) (q + q )/4πε r2 63. –1,04 nC 65. (a) 0,125; (b) 0,500 67. (a) a 0 a b 0

+2,0 nC; (b) –1,2 nC; (c) +1,2 nC; (d) +0,80 nC 69. (5,65 × 104 N/C)ĵ 71. (a) –2,53 × 10–2 N · m2/C; (b) +2,53 × 10–2 N · m2/C 75. 3,6 nC 77. (a) +4,0 μC; (b) –4,0 μC 79. (a) 693 kg/s; (b) 693 kg/s; (c) 347 kg/s; (d) 347 kg/s; (e) 575 kg/s 81. (a) 0,25R; (b) 2,0R

Capítulo 24

T 1. (a) negativo; (b) positivo; (c) aumenta; (d) maior 2. (a) para a direita; (b) 1, 2, 3, 5, positivo; 4, negativo; (c) 3, depois 1, 2 e 5 empatados, 4 3. todos empatados 4. a, c (zero), b 5. (a) 2, depois 1 e 3 empatados; (b) 3; (c) é acelerado para a esquerda

P 1. –4q/4πε d 3. (a) l e 2; (b) nenhum; (c) não; (d) 1 e 2, sim; 3 e 4, não 5. 0

(a) maior; (b) positivo; (c) negativo; (d) todas empatadas 7. (a) 0; (b) 0; (c) 0; (d) as três grandezas continuam a ser 0 9. (a) 3 e 4 empatados, depois 1 e 2 empatados; (b) 1 e 2, aumenta; 3 e 4, diminui 11. a, b, c PR 1. (a) 3,0 × 105 C; (b) 3,6 × 106 J 3. 2,8 × 105 5. 8,8 mm 7. –32,0 V 9. (a) 1,87 × 10–21 J; (b) –11,7 mV 11. (a) –0,268 mV; (b) –0,681 mV 13. (a) 3,3 nC; (b) 12 nC/m2 15. (a) 0,54 mm; (b) 790 V 17. 0,562 mV 19. (a) 6,0 cm; (b) –12,0 cm 21. 16,3 μV 23. (a) 24,3 mV; (b) 0 25. (a) –2,30 V; (b) – 1,78 V 27. 13 kV 29. 32,4 mV 31. 47,1 μV 33. 18,6 mV 35. (–12V/m)î + (12V/m)ĵ 37. 150 N/C 39. (–4,0 × 10–16 N)î + (1,6 × 10–16N)ĵ 41. (a) 0,90 J; (b) 4,5 J 43. –0,192 pJ 45. 2,5 km/s 47. 22 km/s 49. 0,32 km/s 51. (a) +6,0 × 104 V; (b) –7,8 × 105 V; (c) 2,5 J; (d) aumentar; (e) igual; (f) igual 53. (a) 0,225 J; (b) A, 45,0 m/s2; B, 22,5 m/s2; (c) A, 7,75 m/s; B, 3,87 m/s 55. 1,6 × 10–9 m 57. (a) 3,0 J; (b) –8,5 m 59. (a) um próton; (b) 65,3 km/s 61. (a) 12; (b) 2 63. (a) –1,8 × 102 V; (b) 2,9 kV; (c) –8,9 kV 65. 2,5 × 10–8 C 67. (a) 12

kN/C; (b) 1,8 kV; (c) 5,8 cm 69. (a) 64 N/C; (b) 2,9 V; (c) 0 71. p/2πε r3 73. 0 (a) 3,6 × 105 V; (b) não 75. 6,4 × 108 V 77. 2,90 kV 79. 7,0 × 105 m/s 81. (a) 1,8 cm; (b) 8,4 × 105 m/s; (c) 2,1 × 10–17 N; (d) positivo; (e) 1,6 × 10–17 N; (f) negativo 83. (a) +7,19 × 10–10 V; (b) +2,30 × 10–28 J; (c) +2,43 × 10–29 J 85. 2,30 × 10–28 J 87. 2,1 dias 89. 2,30 × 10–22 J 91. 1,48 × 107 m/s 93. –1,92

MV 95. (a) Q/4πε r; (b) (ρ/3ε )(1,5 r – 0,50r2 – r r–1), ρ = Q/[(4π/3)(r – r 0 0

)]; (c) (ρ/2ε )(r – r ), com ρ como em (b); (d) sim 97. (a) 38 s; (b) 2,7 × 102 0

dias 101. (a) 0,484 MeV; (b) 0 103. –1,7

Capítulo 25

T 1. (a) permanece a mesma; (b) permanece a mesma 2. (a) diminui; (b) aumenta; (c) diminui 3. (a) V, q/2; (b) V/2, q P 1. a, 2; b, l; c, 3 3. (a) não; (b) sim; (c) todos empatados 5. (a) permanece a mesma; (b) permanece a mesma; (c) maior; (d) maior 7. a, em série; b, em paralelo; c, em paralelo 9. (a) aumenta; (b) permanece constante; (c) aumenta; (d) aumenta; (e) aumenta; (f) aumenta 11. em paralelo, C1 sozinha, C sozinha, em série 2

PR 1. (a) 3,5 pF; (b) 3,5 pF; (c) 57 V 3. (a) 144 pF; (b) 17,3 nC 5. 0,280 pF 7. 6,79 × 10–4 F/m2 9. 315 mC 11. 3,16 μF 13. 43 pF 15. (a) 3,00 μF; (b) 60,0 μC; (c) 10,0 V; (d) 30,0 μC; (e) 10,0 V; (f) 20,0 μC; (g) 5,00 V; (h) 20,0 μC 17. (a) 789 μC; (b) 78,9 V 19. (a) 4,0 μF; (b) 2,0 μF 21. (a) 50 V; (b) 5,0 × 10–5 C; (c) 1,5 × 10–4 C 23. (a) 4,5 × 1014; (b) 1,5 × 1014; (c) 3,0 × 1014; (d) 4,5 × 1014; (e) para cima; (f) para cima 25. 3,6 pC 27. (a) 9,00 μC; (b) 16,0 μC; (c) 9,00 μC; (d) 16,0 μC; (e) 8,40 μC; (f) 16,8 μC; (g) 10,8 μC; (h) 14,4 μC 29. 72 F 31. 0,27 J 33. 0,11 J/m3 35. (a) 9,16 × 10–18 J/m3; (b) 9,16 × 10–6 J/m3; (c) 9,16 × 106 J/m3; (d) 9,16 × 1018 J/m3; (e) ∞ 37. (a) 16,0 V; (b) 45,1 pJ; (c) 120 pJ; (d) 75,2 pJ 39. (a) 190 V; (b) 95 mJ 41. 81 pF/m 43. Pirex 45. 66 μJ 47. 0,63 m2 49. 17,3 pF 51. (a) 10 kV/m; (b) 5,0 nC; (c) 4,1 nC 53. (a) 89 pF; (b) 0,12 nF; (c) 11 nC; (d) 11 nC; (e) 10 kV/m; (f) 2,1 kV/m; (g) 88 V; (h) –0,17 μJ 55. (a) 0,107 nF; (b) 7,79 nC; (c) 7,45 nC 57. 45 μC 59. 16 μC 61. (a) 7,20 μC; (b) 18,0 μC; (c) A bateria fornece carga apenas às placas às quais ela está ligada; a carga das outras placas se deve apenas à transferência de elétrons de uma placa para outra, de acordo com a nova distribuição de tensões pelos capacitores. Assim, a bateria não fornece carga diretamente ao capacitor 4. 63. (a) 10 μC; (b) 20 μC 65. 1,06 nC 67. (a) 2,40 μF; (b) 0,480 mC; (c) 80 V; (d) 0,480 mC; (e) 120 V 69. 4,9% 71. (a) 0,708 pF; (b) 0,600; (c) 1,02 × 10–9 J; (d) atraído 73. 5,3 V 75. 40 μF 77. (a) 200 kV/m; (b) 200 kV/m; (c) 1,77 μC/m2; (d) 4,60 μC/m2; (e) –2,83

μC/m2 79. (a) q2/2ε A 0

Capítulo 26

T 1. 8 A, para a direita 2. (a)-(c) para a direita 3. a e c empatados, depois b 4. dispositivo 2 5. (a) e (b) empatadas, depois (d), depois (c) P 1. A, B, e C empatados, depois A + B e B + C empatados, depois A + B + C 3. (a) superior-inferior, dianteira-traseira, esquerda-direita; (b) superior-inferior, dianteira-traseira, esquerda-direita; (c) superior-inferior, dianteira-traseira, esquerda-direita; (d) superior-inferior, dianteira-traseira, esquerda-direita 5. a, b e c empatadas, depois d 7. (a) B, A, C; (b) B, A, C 9. (a) C, B, A; (b) todos empatados; (c) A, B, C; (d) todos empatados 11. (a) a e c empatados, depois b (zero); (b) a, b, c; (c) a e b empatados, depois c PR 1. (a) 1,2 kC; (b) 7,5 × 1021 3. 6,7 μC/m2 5. (a) 6,4 A/m2; (b) norte; (c) a área da seção reta 7. 0,38 mm 9. 18,1 μA 11. (a) 1,33 A; (b) 0,666 A; (c) Ja 13. 13 min 15. 2,4 Ω 17. 2,0 × 106 (Ω · m)–1 19. 2,0 × 10–8 Ω · m 21. (1,8 × 103) oC 23. 8,2 × 10–8 Ω · m 25. 54 Ω 27. 3,0 29. 3,35 × 10–7 C 31. (a) 6,00 mA; (b) 1,59 × 10–8 V; (c) 21,2 nΩ 33. (a) 38,3 mA; (b) 109 A/m2; (c) 1,28 cm/s; (d) 227 V/m 35. 981 kΩ 39. 150 s 41. (a) 1,0 kW; (b) R$0,25 43. 0,135 W 45. (a) 10,9 A; (b) 10,6 Ω; (c) 4,50 MJ 47. (a) 5,85 m; (b) 10,4 m 49. (a) R$4,46; (b) 144 Ω; (c) 0,833 A 51. (a) 5,1 V; (b) 10 V; (c) 10 W; (d) 20 W 53. (a) 28,8 Ω; (b) 2,60 × 1019 s–1 55. 660 W 57. 28,8 kC 59. (a) prata; (b) 51,6 nΩ 61. (a) 2,3 × 1012; (b) 5,0 × 103; (c) 10 MV 63. 2,4 kW 65. (a) 1,37; (b) 0,730 67. (a) –8,6%; (b) menor 69. 146 kJ 71. (a) 250 °C; (b) sim 73. 3,0 × 106 J/kg 75. 560 W 77. 0,27 m/s 79. (a) 10 A/cm2; (b) para leste 81. (a) 9,4 × 1013 s–1; (b) 2,40 × 102 W 83. 113 min 85. (a) 225 μC; (b) 60,0 μA; (c) 0,450 mW

Capítulo 27

T 1. (a) para a direita; (b) todos empatados; (c) b, depois a e c empatados; (d) b, depois a e c empatados 2. (a) todas empatadas; (b) R , R , R 3. (a) 1 2 3 menor; (b) maior; (c) igual 4. (a) V/2, i; (b) V, i/2 5. (a) 1, 2, 4, 3; (b) 4, 1 e 2 empatados, depois 3

P 1. (a) igual; (b) maior 3. em paralelo, R , R , em série 5. (a) em série; (b) 2 1 em paralelo; (c) em paralelo 7. (a) diminui; (b) diminui; (c) aumenta 9. (a) em paralelo; (b) em série; 11. (a) permanece a mesma; (b) permanece a mesma; (c) menor; (d) maior 13. (a) todos empatados; (b) 1, 3, 2 PR 1. (a) 0,50 A; (b) 1,0 W; (c) 2,0 W; (d) 6,0 W; (e) 3,0 W; (f) fornecendo; (g) recebendo 3. (a) 14 V; (b) 1,0 × 102 W; (c) 6,0 × 102 W; (d) 10 V; (e) 1,0 × 102 W 5. 11 kJ 7. (a) 80 J; (b) 67 J; c) 13 J 9. (a) 12,0 eV; (b) 6,53 W 11. (a) 50 V; (b) 48 V; (c) negativo 13. (a) 6,9 km; (b) 20 Ω 15. 8,0 Ω 17. (a) 0,004 Ω; (b) 1 19. (a) 4,00 Ω; (b) em paralelo 21. 5,56 A 23. (a) 50 mA; (b) 60 mA; (c) 9,0 V 25. 3d 27. 3,6 × 103 A 29. (a) 0,333 A; (b) para a direita; (c) 720 J 31. (a) –11 V; (b) –9,0 V 33. 48,3 V 35. (a) 5,25 V; (b) 1,50 V; (c) 5,25 V; (d) 6,75 V 37. 1,43 Ω 39. (a) 0,150 Ω; (b) 240 W 41. (a) 0,709 W; (b) 0,050 W; (c) 0,346 W; (d) 1,26 W; (e) –0,158 W 43. 9 45. (a) 0,67 A; (b) para baixo; (c) 0,33 A; (d) para cima; (e) 0,33 A; (f) para cima; (g) 3,3 V 47. (a) 1,11 A; (b) 0,893 A; (c) 126 m 49. (a) 0,45 A 51. (a) 55,2 mA; (b) 4,86 V; (c) 88,0 Ω; (d) diminui 53. –3,0% 57. 0,208 ms 59. 4,61 61. (a) 2,41 μs; (b) 161 pF 63. (a) 1,1 mA; (b) 0,55 mA; (c) 0,55 mA; (d) 0,82 mA; (e) 0,82 mA; (f) 0; (g) 4,0 × 102 V; (h) 6,0 × 102 V 65. 411 μA 67. 0,72 MΩ 69. (a) 0,955 μC/s; (b) 1,08 μW; (c) 2,74 μW; (d) 3,82 μW 71. (a) 3,00 A; (b) 3,75 A; (c) 3,94 A 73. (a) 1,32 × 107 A/m2; (b) 8,90 V; (c) cobre; (d) 1,32 × 107 A/m2; (e) 51,1 V; (f) ferro 75. (a) 3,0 kV; (b) 10 s; (c) 11 GΩ 77. (a) 85,0 Ω; (b) 915 Ω 81. 4,0 V 83. (a) 24,8 Ω; (b) 14,9 kΩ 85. o cabo 87. –13 μC 89. 20 Ω 91. (a) 3,00 A; (b) para baixo; (c) 1,60 A; (d) para baixo; (e) fornece; (f) 55,2 W; (g) fornece; (h) 6,40 W 93. (a) 1,0 V; (b) 50 mΩ 95. 3 99. (a) 1,5 mA; (b) 0; (c) 1,0 mA 101. 7,50 V 103. (a) 60,0 mA; (b) para baixo; (c) 180 mA; (d) para a esquerda; (e) 240 mA; (f) para cima 105. (a) 4,0 A; (b) para cima; (c) 0,50 A; (d) para baixo; (e) 64 W; (f) 16 W; (g) fornecendo; (h) absorvendo

Capítulo 28

T 1. a, + z; b, –x; c, = 0 2. (a) 2 e depois 1 e 3 empatadas; (b) 4 3. (a) o B

elétron; (b) no sentido horário 4. –y 5. (a) todas empatadas; (b) 1 e 4 empatadas e depois 2 e 3 empatadas

P 1. (a) não, porque e devem ser perpendiculares; (b) sim; (c) não, B

porque e devem ser perpendiculares 3. (a) +z e –z empatadas, depois B

+y e –y empatadas, depois +x e –x empatadas (zero); (b) +y 5. (a) ; (b) E B 7. (a) ; (b) para dentro do papel, para fora do papel; (c) menor 9. (a) 1 1 2 positivo; (b) 2 → 1 e 2 → 4 empatados, 2 → 3 (que é zero) 11. (a) negativa; (b) igual; (c) igual; (d) semicircunferência

PR 1. (a) 400 km/s; (b) 835 eV 3. (a) (6,2 × 10–14 N) ; (b) (–6,2 × 10–14 N) 5. –2,0 T 7. (–11,4 V/m)î – (6,00 V/m)ĵ + (4,80 V/m) 9. –(0,267 mT) 11. 0,68 MV/m 13. 7,4 μV 15. (a) (–600 mV/m) ; (b) 1,20 V 17. (a) 2,60 × 106 m/s; (b) 0,109 μs; (c) 0,140 MeV; (d) 70,0 kV 19. 1,2 × 10–9 kg/C 21. (a) 2,05 × 107 m/s; (b) 467 μT; (c) 13,1 MHz; (d) 76,3 ns 23. 21,1 μT 25. (a) 0,978 MHz; (b) 96,4 cm 27. (a) 495 mT; (b) 22,7 mA; (c) 8,17 MJ 29. 65,3 km/s 31. 5,07 ns 33. (a) 0,358 ns; (b) 0,166 mm; (c) 1,51 mm 35. (a) 200 eV; (b) 20,0 keV; (c) 0,499% 37. 2,4 × 102 m 39. (a) 28,2 N; (b) horizontal, para oeste 41. (a) 467 mA; (b) para a direita 43. (a) 0; (b) 0,138 N; (c) 0,138 N; (d) 0 45. (–2,50 mN)ĵ + (0,750 mN) 47. (a) 0,10T; (b) 31o 49. (–4,3 × 10–3 N·m)ĵ 51. 2,45 A 55. (a) 2,86 A·m2; (b) 1,10 A·m2 57. (a) 12,7 A; (b) 0,0805 N · m 59. (a) 0,30 A·m2; (b) 0,024 N·m 61. (a) –72,0 μJ; (b) (96,0î + 48,0 ) μN · m 63. (a) –(9,7 × 10–4 N · m)î – (7,2 × 10–4 N · m)ĵ + (8,0 × 10–4 N·m) ; (b) –6,0 × 10–4 J 65. (a) 90°; (b) l; (c) 1,28 × 10–7 N · m 67. (a) 20 min; (b) 5,9 × l0–2 N · m 69. 8,2 mm 71. 127 u 73. (a) 6,3 × 1014 m/s2; (b) 3,0 mm 75. (a) 1,4; (b) 1,0 77. (–500 V/m)ĵ 79. (a) 0,50; (b) 0,50; (c) 14 cm; (d) 14 cm 81. (0,80ĵ – 1,1 ) mN 83. –40 mC 85. (a) (12,8î + 6,41ĵ) × 10–22 N; (b) 90o; (c) 173o 87. (a) para cima; (b) perto da borda; (c) 47,1 V; (d) 47,1 V; (e) 2,36 kW 89. (mV/2ed2)0,5 91. n = JB/eE

Capítulo 29

T 1. b, c, a 2. d, depois a e c empatados, depois b 3. d, a, depois b e c empatados (zero)

P 1. c, a, b 3. c, d, depois a e b empatados (zero) 5. a, c, b 7. c e d empatados, depois b, depois a 9. b, a, d, c (zero) 11. (a) 1, 3, 2; (b) menor PR 1. (a) 3,3 μT; (b) sim 3. (a) 16 A; (b) leste 5. (a) 1,0 mT; (b) para fora; (c) 0,80 mT; (d) para fora 7. (a) 0,102 μT; (b) para fora 9. (a) opostos; (b) 30 A 11. (a) 4,3 A; (b) para fora 13. 50,3 nT 15. (a) 1,7 μT; (b) para dentro do papel; (c) 6,7 μT; (d) para dentro do papel 17. 132 nT 19. 5,0 μT 21. 256 nT 23. (–7,75 × 10–23 N)î 25. 2,00 rad 27. 61,3 mA 29. (80 μT)ĵ 31. (a) 20 μT; (b) para dentro do papel 33. (22,3 pT)ĵ 35. 88,4 pN/m 37. (–125 μN/m)î + (41,7 μN/m)ĵ 39. 800 nN/m 41. (3,20 mN)ĵ 43. (a) 0; (b) 0,850 mT; (c) 1,70 mT; (d) 0,850 mT 45. (a) –2,5 μT · m; (b) 0 47. (a) 0; (b) 0,10 μT; (c) 0,40 μT 49. (a) 533 μT; (b) 400 μT 51. 0,30 mT 53. 0,272 A 55. (a) 4,77 cm; (b) 35,5 μT 57. (a) 2,4 A · m2; (b) 46 cm 59. 0,47 A · m2 61. (a) 79 μT; (b) 1,1 × 10–6 N · m 63. (a) (0,060 A · m2)ĵ; (b) (96 pT)ĵ 65. 1,28 mm 69. (a) 15 A; (b) –z 71. 7,7 mT 73. (a) 15,3 μT 75. (a) (0,24î) nT; (b) 0; (c) (–43 ) pT; (d) (0,14 ) nT 79. (a) 4,8 mT; (b) 0,93 mT; (c) 0 83. (–0,20 mT) 87. (a)

μ ir/2πc2; (b) μ i/2πr; (c) μ i(a2 – r2)/2π(a2 – b2)r; (d) 0 0 0 0

Capítulo 30

T 1. b, depois d e e empatados, depois a e c empatados (zero) 2. a e b empatados, depois c (zero) 3. c e d empatados, depois a e b empatados 4. b, para fora; c, para fora; d, para dentro; e, para dentro 5. d ou e 6. (a) 2, 3, 1 (zero); (b) 2, 3, 1 7. a e b empatados, depois c P 1. para fora 3. (a) todas empatadas (zero); (b) 2, depois 1 e 3 empatadas (zero) 5. d e c empatadas, depois b, a 7. (a) maior; (b) igual; (c) igual; (d) igual (zero) 9. (a) todos empatados (zero); (b) 1 e 2 empatados, depois 3; (c) todos empatados (zero) 11. b

PR 1. 0 3. 30 mA 5. 0 7. (a) 31 mV; (b) para a esquerda 9. 0,198 mV 11. (b) 0,796 m2 13. 29,5 mC 15. (a) 21,7 V; (b) o sentido antihorário 17. (a) 1,26 × 10–4 T; (b) 0; (c) 1,26 × 10–4 T; (d) sim; (e) 5,04 × 0–8 V 19. 5,50 kV 21. (a)

40 Hz; (b) 3,2 mV 23. (a) μ iR2πr2/2x3; (b) 3μ iπR2r2v/2x4; (c) anti-horário 0 0 25. (a) 13 μWb/m; (b) 17%; (c) 0 27. (a) 80 μV; (b) horário 29. (a) 48,1 mV; (b) 2,67 mA; (c) 0,129 mW 31. 3,68 μW 33. (a) 240 μV; (b) 0,600 mA; (c) 0,144 μW; (d) 2,87 × 10–8 N; (e) 0,144 μW 35. (a) 0,60 V; (b) para cima; (c) 1,5 A; (d) horário; (e) 0,90 W; (f) 0,18 N; (g) 0,90 W 37. (a) 71,5 μV/m; (b) 143 μV/m 39. 0,15 V/m 41. (a) 2,45 mWb; (b) 0,645 mH 43. 1,81 μH/m 45. (a) diminuindo; (b) 0,68 mH 47. (b) L = ΣL , de j = 1 a j = N 49. 59,3 mH eq j 51. 46 Ω 53. (a) 8,45 ns; (b) 7,37 mA 55. 6,91 57. (a) 1,5 s 59. (a) i[1 – exp(–Rt/L)]; (b) (L/R) ln2 61. (a) 97,9 H; (b) 0,196 mJ 63. 25,6 ms 65. (a) 18,7 J; (b) 5,10 J; (c) 13,6 J 67. (a) 34,2 J/m3; (b) 49,4 mJ 69. 1,5 × 108 V/m 71. (a) 1,0 J/m3; (b) 4,8 × 10–15 J/m3 73. (a) 1,67 mH; (b) 6,00 mWb 75. 13 μH 77. (b) enrolando as espiras dos dois solenoides em sentidos opostos 79. (a) 2,0 A; (b) 0; (c) 2,0 A; (d) 0; (e) 10 V; (f) 2,0 A/s; (g) 2,0 A; (h) 1,0 A; (i) 3,0 A; (j) 10 V; (k) 0; (l) 0 81. (a) 10 μT; (b) para fora; (c) 3,3 μT; (d) para fora 83. 0,520 ms 85. (a) (4,4 × 107 m/s2)î; (b) 0; (c) (–4,4 × 107 m/s2)î 87. (a) 0,40 V; (b) 20 A 89. (a) 10 A; (b) 1,0 × 102 J 91. (a) 0; (b) 8,0 × 102 A/s; (c) 1,8 mA; (d) 4,4 × 102 A/s; (e) 4,0 mA; (f) 0 93. 1,15 W 95. (a) 20 A/s; (b) 0,75 A 97. 12 A/s 99. 3 × 1036 J 101. (a) 13,9 H; (b) 120 mA

Capítulo 31

T 1. (a) T/2; (b) T; (c) T/2; (d) T/4 2. (a) 5 V; (b) 150 μJ 3. (a) permanece a mesma; (b) permanece a mesma 4. (a) C, B, A; (b) 1, A; 2, B; 3, S; 4, C; (c) A 5. (a) permanece a mesma; (b) aumenta; (c) permanece a mesma; (d) diminui 6. (a) 1, atrasada; 2, adiantada; 3, em fase; (b) 3 (ω = ω para X = d L X ) 7. (a) aumentar (o circuito é mais capacitivo que indutivo; devemos C

aumentar C para diminuir X e aproximar o circuito da ressonância, na qual c

P é máxima); (b) aproxima 8. (a) maior; (b) elevador méd

P 1. b, a, c 3. (a) T/4; (b) T/4; (c) T/2; (d) T/2 5. c, b, a 7. a, indutor; b, resistor; c, capacitor 9. (a) positiva; (b) diminuir (para diminuir X e L aproximar o circuito da ressonância); (c) diminuir (para aumentar X e C aproximar o circuito da ressonância) 11. (a) para a direita, maior (XL aumenta, o circuito se aproxima da ressonância); (b) para a direita, aumenta (X diminui, o circuito se aproxima da ressonância); (c) para a direita, C

aumenta (ω /ω aumenta, o circuito se aproxima da ressonância) 13. (a) d

indutor; (b) diminuir

PR 1. (a) 1,17 μJ; (b) 5,58 mA 3. (a) 6,00 μs; (b) 167 kHz; (c) 3,00 μs 5. 45,2 mA 7. (a) 1,25 kg; (b) 372 N/m; (c) 1,75 × 10–4 m; (d) 3,02 mm/s 9. 7,0 × 10–4 s 11. (a) 6,0; (b) 36 pF; (c) 0,22 mH 13. (a) 0,180 mC; (b) 70,7 μs; (c) 66,7 W 15. (a) 3,0 nC; (b) 1,7 mA; (c) 4,5 nJ 17. (a) 275 Hz; (b) 365 mA 21. (a) 356 μs; (b) 2,50 mH; (c) 3,20 mJ 23. (a) 1,98 μJ; (b) 5,56 μC; (c) 12,6 mA; (d) –46,9o; (e) +46,9o 25. 8,66 mΩ 29. (a) 95,5 mA; (b) 11,9 mA 31. (a) 0,65 kHz; (b) 24 Ω 33. (a) 6,73 ms; (b) 11,2 ms; (c) um indutor; (d) 138 mH 35. 89 Ω 37. 7,61 A 39. (a) 267 Ω; (b) –41,5o; (c) 135 mA 41. (a) 206 Ω; (b) 13,7o; (c) 175 mA 43. (a) 218 Ω; (b) 23,4o; (c) 165 mA 45. (a) sim; (b) 1,0 kV 47. (a) 224 rad/s; (b) 6,00 A; (c) 219 rad/s; (d) 228 rad/s; (e) 0,040 49. (a) 796 Hz; (b) permanece a mesma; (c) diminui; (d) aumenta 53. (a) 12,1 Ω; (b) 1,19 kW 55. 1,84 A 57. (a) 117 μF; (b) 0; (c) 90,0 W; (d) 0o; (e) 1; (f) 0; (g) –90o; (h) 0 59. (a) 2,59 A; (b) 38,8 V; (c) 159 V; (d) 224 V; (e) 64,2 V; (f) 75,0 V; (g) 100 W; (h) 0; (i) 0 61. (a) 0,743; (b) adiantada; (c) capacitivo; (d) não; (e) sim; (f) não; (g) sim; (h) 33,4 W; (i) porque, como são dados os valores da tensão e da corrente da fonte, a reatância da carga é conhecida 63. (a) 2,4 V; (b) 3,2 mA; (c) 0,16 A 65. (a) 1,9 V; (b) 5,9 W; (c) 19 V; (d) 5,9 × 102 W; (e) 0,19 kV; (f) 59 kW 67. (a) 6,73 ms; (b) 2,24 ms; (c) um capacitor; (d) 59,0 μF 69. (a) –0,405 rad; (b) 2,76 A; (c) capacitivo 71. (a) 64,0 Ω; (b) 50,9 Ω; (c) capacitivo 73. (a) 2,41 μH; (b) 21,4 pJ; (c) 82,2 nC 75. (a) 39,1 Ω; (b) 21,7 Ω; (c) capacitivo 79. (a) 0,577Q; (b) 0,152 81. (a) 45,0o; (b) 70,7 Ω 83. 1,84 kHz 85. (a) 0,689 μH; (b) 17,9 pJ; (c) 0,110 μC 87. (a) 165 Ω; (b) 313 mH; (c) 14,9 μF 93. (a) 36,0 V; (b) 29,9 V; (c) 11,9 V; (d) –5,85 V

Capítulo 32

T 1. d, b, c, a (zero) 2. a, c, b, d (zero) 3. b, c e d empatados, depois a 4. (a) 2; (b) 1 5. (a) afastá-las; (b) na direção oposta; (c) menor 6. (a) aproximá-las; (b) na direção do ímã; (c) menor

P 1. 1 a, 2 b, 3 c e d 3. a, diminuindo; b, diminuindo 5. ganha energia 7. (a) a e b empatados, c, d; (b) nenhuma (a placa não possui simetria circular); (c) nenhuma 9. (a) 1 para cima, 2 para cima, 3 para baixo; (b) l para baixo, 2 para cima, 3 nula 11. (a) 1, 3, 2; (b) 2 PR 1. +3 Wb 3. (a) 47,4 μWb; (b) para dentro 5. 2,4 × 1013 V/m · s 7. (a) 1,18 × 10–19 T; (b) 1,06 × 10–19 T 9. (a) 5,01 × 10–22 T; (b) 4,51 × 10–22 T 11. (a) 1,9 pT 13. 7,5 × 105 V/s 17. (a) 0,324 V/m; (b) 2,87 × 10–16 A; (c) 2,87 × 10–18 19. (a) 75,4 nT; (b) 67,9 nT 21. (a) 27,9 nT; (b) 15,1 nT 23. (a) 2,0 A; (b) 2,3 × 1011 V/m · s; (c) 0,50 A; (d) 0,63 μT · m 25. (a) 0,63 μT; (b) 2,3 × 1012 V/m · s 27. (a) 0,71 A; (b) 0; (c) 2,8 A 29. (a) 7,60 μA; (b) 859 kV · m/s; (c) 3,39 mm; (d) 5,16 pT 31. 55 μT 33. (a) 0; (b) 0; (c) 0; (d) ± 3,2 × 10–25 J; (e) –3,2 × 10–34 J · s; (f) 2,8 × 10–23 J/T; (g) –9,7 × 10–25 J; (h) ±3,2 × 10–25 J 35. (a) –9,3 × 10–24 J/T; (b) 1,9 × 10–23 J/T 37. (b) +x; (c) horário; (d) +x 39. sim 41. 20,8 mJ/T 43. (b) K /B; (c) –z; (d) 0,31 kA/m 47. (a) 1,8 × i 102 km; (b) 2,3 × 10–5 49. (a) 3,0 μT; (b) 5,6 × 10–10 eV 51. 5,15 × 10–24 A · m2 53. (a) 0,14 A; (b) 79 μC 55. (a) 6,3 × 108 A; (b) sim; (c) não 57. 0,84 kJ/T 59. (a) (1,2 × 10–13 T)exp[–t/(0,012 s)]; (b) 5,9 × 10–15 T 63. (a) 27,5 mm; (b) 110 mm 65. 8,0 A 67. (a) –8,8 × 1015 V/m · s; (b) 5,9 × 10–7 T · m 69. (b) negativo; (c) não, porque existe um fluxo positivo penetrando na base do cilindro mais próxima do ímã 71. (b) –x; (c) anti-horário; (d) –x 73. (a) 7; (b) 7; (c) 3h/2π; (d) 3eh/4πm; (e) 3,5h/2π; (f) 8 75. (a) 9; (b) 3,71 × 10–23 J/T; (c) +9,27 × 10–24J; (d) –9,27 × 10–24 J FÓRMULAS MATEMÁTICAS*

 

Equação do Segundo Grau

 

Se ax2 + bx + c = 0,

 

Teorema Binomial

 

Produtos de Vetores

 

Seja θ o menor dos dois ângulos entre e . Nesse caso,

 

Identidades Trigonométricas

Derivadas e Integrais

 

Regra de Cramer

 

Um sistema de duas equações com duas incógnitas x e y,

 

a x + b y = c e a x + b y = c , 1 1 1 2 2 2

 

tem como soluções

 

e

 

*Uma lista mais completa está no Apêndice E.

PREFIXOS DO SI

 

Fator Prefixo Símbolo Fator Prefixo Símbolo

1024 yotta Y 10–1 deci d

1021 zetta Z 10–2 centi c

1018 exa E 10–3 mili m

1015 peta P 10–6 micro μ

1012 tera T 10–9 nano n

109 giga G 10–12 pico P

106 mega M 10–15 femto f

103 quilo k 10–18 atto a

102 hecto h 10–21 zepto z

10' deca da 10–24 yocto y

 

ALGUMAS CONSTANTES FÍSICAS*

 

Velocidade da luz c 2,998 × 108 m/s

Constante gravitacional G 6,673 × 10–11 N · m2/kg2

Constante de Avogadro NA 6,022 × 1023 mol–1

Constante universal dos gases R 8,314 J/mol · K

Relação entre massa e energia c2 8,988 × 1016 J/kg

931,49 MeV/u

Constante de permissividade ε0 8,854 × 10–12 F/m

Constante de permeabilidade μ 0 1,257 × 10–6 H/m

Constante de Planck h 6,626 × 10–34J · s

4,136 × 10–15 eV · s

Constante de Boltzmann k 1,381 × 10–23 J/K

8,617 × 10–5 eV/K Carga elementar e 1,602 × 10–19C

Massa do elétron m e 9,109 × 10–31 kg

Massa do próton m v 1,673 × 10–27 kg

Massa do néutron m n 1,675 × 10–27 kg

Massa do déuteron m d 3,344 × 10–27 kg

Raio de Bohr a 5,292 × 10–11 m

Magnéton de Bohr μ B 9,274 × 10–24 J/T

5,788 × 10–5 eV/T

Constante de Rydberg R 1,097 373 × 107m–1

 

*Uma lista mais completa, que mostra também os melhores valores experimentais, está no Apêndice

B.

 

ALFABETO GREGO

 

Alfa A α I ι P ρ

Iota Rô

Beta B β K κ Σ σ

Capa Sigma

Gama Γ γ Λ λ Τ τ

Lambda Tau

Delta Δ δ M μ Y υ

Mi Ípsilon

Epsílon E ε N υ Φ ϕ, φ

Ni Fi

Zeta Z ζ Ξ ξ X χ

Csi Qui

Eta H η O o Ψ ψ

Ömicron Psi

Teta θ θ Π π Ω ω

Pi Ômega

 

ALGUNS FATORES DE CONVERSÃO*

Massa e Massa Específica

1 kg = 1000 g = 6,02 × 1026 u

1 slug = 14,59 kg

1 u = 1,661 × 10−27 kg

1 kg/m3 = 10−3 g/cm3

 

Comprimento e Volume

1 m = 100 cm = 39,4 in = 3,28 ft

1 mi = 1,61 km = 5280 ft

1 in = 2,54 cm

1 nm = 10–9 m = 10 Å

1 pm = 10-12 m = 1000 fm

1 ano-luz = 9,461 X 1015 m

1 m3 = 1000 L = 35,3 ft3 = 264 gal

 

Tempo

1 d = 86 400 s

1 ano = 365 d 6h = 3,16 X 107 s

 

Ângulos

1 rad = 57,3° = 0,159 rev

π rad = 180° = rev

 

Velocidade

1 m/s = 3,28 ft/s = 2,24 mi/h

1 km/h = 0,621 mi/h = 0,278 m/s

 

Força e Pressão

1 N = 105 dina = 0,225 lb

1 lb = 4,45 N 1 t = 2000 lb

1 Pa = 1 N/m2 = 10 dina/cm2 = 1,45 X 10–4 lb/in2 1 atm = 1,01 X 105 Pa = 14,7 lb/in2 = 76,0 cm Hg

 

Energia e Potência

1 J = 107 erg = 0,2389 cal = 0,738 ft · lb 1 kW · h = 3,6 X 106 J

1 cal = 4,1868 J

1 eV = 1,602 X 10–19 J

1 hp** = 746 W = 550 ft · lb/s

 

Magnetismo

1 T = 1 Wb/m2 = 104 gauss

*Uma lista mais completa está no Apêndice D. **A unidade de potência hp é uma abreviatura do inglês horsepower, que não corresponde exatamente ao cavalo-vapor (cv), que é igual a 735,5 W. (N.T.)

 

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