(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:
  1. Força Eletrostática de Repulsão ( Fe): 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:
    Fe = ke |Q1 Q2|d^2
    Onde:
    • ke é a constante eletrostática ( 8,988 times 10^9 , N·m²/C²²²),
    • Q1 e Q2 são as cargas das duas superfícies,
    • d é a distância entre elas.
  2. Força da Gravidade ( Fg): Essa força puxa o objeto para baixo e é calculada por:
    Fg = m cdot g
    Onde:
    • m é a massa do objeto,
    • g é a aceleração da gravidade ( 9,81 , m/s²²).

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:
Fe = Fg
Substituindo as fórmulas das forças, temos:
ke |Q1 Q2|d^2 = m cdot g

Passo 4

Agora, vamos resolver essa equação para verificar se é possível equilibrar as forças. Isolando a distância d:
d = raiz ke |Q1 Q2|m cdot g
Isso significa que, para um valor adequado de distância d, 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.

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