(b) É possível manter suspenso um objeto pequeno, negativamente carregado, acima de uma superfície negativamente carregada.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pergunta se dá para manter um objeto pequeno, com carga negativa, suspenso acima de uma superfície também com carga negativa. Vamos trabalhar com os conceitos de forças eletrostáticas e gravidade para resolver isso. Para isso, vamos precisar entender como essas forças interagem entre si.
Passo 2
Primeiro, vamos pensar nas forças envolvidas. Temos duas forças principais atuando no objeto:
-
Força Eletrostática de Repulsão (
): Como ambos têm carga negativa, eles se repelem. Essa força depende das cargas das duas superfícies e da distância entre elas, de acordo com a Lei de Coulomb: Onde:-
é a constante eletrostática ( ), -
e são as cargas das duas superfícies, -
é a distância entre elas.
-
-
Força da Gravidade (
): Essa força puxa o objeto para baixo e é calculada por: Onde:-
é a massa do objeto, -
é a aceleração da gravidade ( ).
-
Passo 3
Para que o objeto fique suspenso sem se mover para cima ou para baixo, as duas forças precisam estar equilibradas. Ou seja, a força de repulsão eletrostática deve ser igual à força da gravidade:
Substituindo as fórmulas das forças, temos:
Passo 4
Agora, vamos resolver essa equação para verificar se é possível equilibrar as forças. Isolando a distância
:
Isso significa que, para um valor adequado de distância
, podemos equilibrar as forças e manter o objeto suspenso.
Passo 5
Então, sim, é possível manter um objeto pequeno, negativamente carregado, suspenso acima de uma superfície também negativamente carregada, desde que as cargas, a massa do objeto e a distância entre eles sejam ajustadas de forma que a força de repulsão eletrostática equilibre a força da gravidade.
Resposta
Sim, é possível manter um objeto pequeno, negativamente carregado, suspenso acima de uma superfície também negativamente carregada, ajustando a distância e as cargas para que a força eletrostática de repulsão equilibre a força da gravidade.