Questão 12

UNICAMP 2001

Física

(UNICAMP - 2001 - 2 FASE) Nas impressoras a jato de tinta, os caracteres são feitos a partir de minúsculas gotas de tinta que são arremessadas contra a folha de papel. O ponto no qual as gotas atingem o papel é determinado eletrostaticamente. As gotas são inicialmente formadas, e depois carregadas eletricamente. Em seguida, elas são lançadas com velocidade constante v em uma região onde existe um campo elétrico uniforme entre duas pequenas placas metálicas. O campo deflete as gotas conforme a figura abaixo. O controle da trajetória é feito escolhendo-se convenientemente a carga de cada gota. Considere uma gota típica com massa m = 1,0 x 10^–10 kg, carga elétrica q = -2,0 x 10^–13C, velocidade horizontal v = 6,0 m/s atravessando uma região de comprimento L = 8,0 x 10^–3 m onde há um campo elétrico E = 1,5 x 10⁶ N/C.

a) Determine a razão F_E/F_P entre os módulos da força elétrica e da força peso que atuam sobre a gota de tinta.

b) Calcule a componente vertical da velocidade da gota após atravessar a região com campo elétrico.

Gabarito:

Resolução:

a) A razão entre os módulos da força elétrica Fe e da força peso Fp:

$\ F_{e} = |q| . E \ \ F_{p} = mg$

$\ frac{F_{e}}{F_{p}} = frac{|q|.E}{m.g} = frac{2.10^{-13}.1,5.10^{6}}{1.10^{-10}.10} \ \ frac{F_{e}}{F_{p}} = 3.10^{2}$

b) Componente vertical Vy da velocidade da gota, após atravessar o campo elétrico:

Para atravessar o campo a partícula gasta um intervalo de tempo, onde:

$\ \ Delta x = V_{x} . Delta t \ \ L = V_{x}. Delta t \ \ Delta = frac{L}{V_{x}}$

$Delta t = frac{8.10^{-3}}{6} = frac{4}{3}. 10^{-3}s$

Aplicando a segunda lei de newton, temos:

$\ F = ma \ \ |q| . E = ma \ \ a = frac{|q|E}{m} = frac{2.10^{-13}.1,5.10^{6}}{1.10^{-10}} = 3.10^{3}m/s^{2}$

Temos que na direção y:

$V_{y} = a.t = 3.10^{3} . frac{4}{3} . 10^{-3} = 4m/s$

Questões relacionadas

Questão 5

(UNICAMP - 2001 - 1 FASE) O Projeto Auger (pronuncia-se ogê) é uma iniciativa científica internacional, com importante participação de pesquisadores brasileiros, que...

Ver questão

Questão 6

(UNICAMP - 2001 - 1 FASE) O tamanho dos componentes eletrônicos vem diminuindo de forma impressionante. Hoje podemos imaginar componentes formados por apenas alguns átomos. Seria esta a...

Ver questão

Questão 1

(UNICAMP - 2001 - 2 FASE) Uma atração que está se tornando muito popular nos parques de diversão consiste em uma plataforma que despenca, a partir do repouso, em queda liv...

Ver questão

Questão 2

(UNICAMP - 2001 - 2 FASE) As máquinas a vapor, que foram importantíssimas na Revolução Industrial, costumavam ter um engenhoso regulador da sua velocidade de rota&cc...

Ver questão