-44 O ar úmido se torna um condutor (as moléculas se ionizam) quando é submetido a um campo elétrico maior que
. Para esse valor de campo, determine o módulo da força eletrostática a que é submetido (a) um elétron e (b) uma molécula da qual foi removido um elétron.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre força eletrostática quando o ar úmido vira condutor sob um campo elétrico de
. Vamos precisar usar a fórmula da força eletrostática e entender um pouco sobre carga elétrica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a fórmula para calcular a força eletrostática. A gente usa:
Onde:
-
é a força eletrostática, -
é a carga elétrica do objeto, -
é a intensidade do campo elétrico.
Passo 3
Agora, vamos para a parte (a) do exercício: determinar a força sobre um elétron. Sabemos que a carga de um elétron é:
O sinal negativo indica que a carga é negativa, mas como queremos o módulo da força, vamos considerar só o valor positivo.
Passo 4
Vamos aplicar a fórmula com os valores conhecidos:
Passo 5
Fazendo a multiplicação:
Passo 6
Agora, para a parte (b), precisamos saber a força sobre uma molécula que perdeu um elétron. Isso significa que a molécula tem uma carga positiva de
, ou seja:
Passo 7
Aplicando a mesma fórmula:
Passo 8
Fazendo a multiplicação:
Resposta
(a) A força eletrostática sobre um elétron é
.
(b) A força eletrostática sobre a molécula é
.
Exercícios relacionados
Um bloco de 2 Kg está preso a uma mola horizontal. A constante de força é
. O bloco é afastado 5 cm da sua posição de equilíbrio e liberado em
. Escreva
em função do tempo
.
(a) Explique o que acontece com as esferas do Problema 54 se uma delas é descarregada (ligando, por exemplo, momentaneamente a esfera à terra). (b) Determine a nova distância de equilíbrio
, usando os valores dados de
e
e o valor calculado de
.
A solução de um oscilador fracamente amortecido (
) é dada por
, onde
é a constante de amortecimento por unidade de massa,
é a freqüência natural de oscilação e
é a amplitude inicial. Em
de ciclo, este oscilador tem energia total puramente cinética e sua velocidade é máxima. Em contra partida, na metade de um ciclo completo a energia total é puramente potencial e o módulo do deslocamento é máximo. (a) A partir da solução
determine a expressão literal para a velocidade.
A solução de um oscilador fracamente amortecido (
) é dada por
, onde
é a constante de amortecimento por unidade de massa,
é a freqüência natural de oscilação e
é a amplitude inicial. Em
de ciclo, este oscilador tem energia total puramente cinética e sua velocidade é máxima. Em contra partida, na metade de um ciclo completo a energia total é puramente potencial e o módulo do deslocamento é máximo. © Considerando-se agora que a razão entre a energia total calculada em
e em
é de 4/5, e que o período do sistema é de 10 s , determine o valor de
. Dado
.