Na figura a seguir, um bastão carregado positivamente é aproximado de uma pequena esfera metálica (M) que pende na extremidade de um fio de seda. Observa-se que a esfera se afasta do bastão. Nesta situação, pode-se afirmar que a esfera possui uma carga elétrica total
- Positiva ou nula
- Negativa ou nula
- Nula
- Positiva
- Negativa
Passo 1
Beleza, galera... Física 3 não é o fim do mundo, você vai ver como tem problemas que são tranquilos de resolver, beleza?
Nesse problema, temos uma esfera metálica (condutora) que não sabemos a sua carga que está próxima de um bastão carregado positivamente. Algo mais ou menos assim:
Essa esfera está presa por um fio de seda, e a seda é um material que consideramos condutor.
Com essa aproximação, tivemos o que aconteceu na figura da nossa questão, a esfera de metal sofreu uma força de repulsão.
Sabendo disso, queremos encontrar qual a carga dessa esfera, se é positiva, negativa ou nula.
Passo 2
Bom, acho que todo mundo já deve ter ouvido aquele ditado de que “os opostos se atraem”! E esse ditado ele é aplicado para cargas elétricas.
Basicamente, cargas de sinais opostos se atraem e cargas de mesmo sinal se repelem.
No nosso exemplo, tivemos uma força de repulsão.
Por isso, podemos afirmar que uma possibilidade para a esfera é ser carregada positivamente (mesma carga do bastão) já que ela foi repelida.
E também podemos ver que ser carregada negativamente não é uma possibilidade, pois nesse caso ela seria atraída e queremos que ela seja repelida.
Agora precisamos ver o que aconteceria se essa esfera estivesse com carga nula.
Passo 3
Se a esfera estivesse com carga nula, ocorreria um processo de indução eletrostática.
Primeira coisa a entender aqui, é que a esfera com carga nula, significa que ela tem cargas positivas e negativas em mesma quantidade. Não confunda isso, achando que a carga nula quer dizer não ter carga, na verdade, quer dizer ter a mesma quantidade de cargas positivas e negativas.
Essas cargas da esfera vão se separar, sendo as negativas atraídas em direção ao bastão e as positivas repelidas pelo bastão:
Isso, por si só, já seria suficiente para gerar uma força de atração da esfera com o bastão. Isso ocorre, pois as cargas negativas estão mais próximas do bastão do que as cargas positivas, e portanto, a força de atração (negativas da esfera com positivas do bastão) vai ser maior que a de repulsão (positivas da esfera com positivas do bastão). Isso pode ser visto na figura acima, repara que a seta para a força de atração é maior do que a seta para a força de repulsão!
Mas as coisas não param por aí!
Além disso, sabemos que a esfera está presa por um fio de seda, que é condutor... Dessa forma, as cargas positivas que estão sendo repelidas vão para o ponto mais distante que puderem, no caso, lá no topo do fio e a esfera fica carregada negativamente:
E como cargas opostas se atraem, teríamos aqui uma força de atração.
Agora, analisando tudo que vimos, temos:
Carga positiva: Força de repulsão
Carga negativa: Força de atração
Carga nula: Após indução eletrostática, a esfera fica carregada negativamente e sofre Força de atração.
E como para o nosso exemplo, queríamos um caso onde tivessemos força de repulsão, a carga precisa ser exclusivamente positiva.
Resposta
A esfera tem carga positiva. Letra (d)