(b) Suponha que a partícula de carga
é abandonada do repouso em um ponto
. Descreva qualitativamente o movimento dessa partícula. O que acontece quando ela ultrapassa a origem?
Passo 1
Então, o que a gente tem aqui é uma questão de Física, mais especificamente sobre eletrostática e movimento de partículas carregadas. A gente precisa entender como uma partícula com carga negativa
, que é soltada do repouso em um ponto
, vai se mover. Além disso, temos que ver o que acontece quando essa partícula passa pela origem, ou seja, quando
. Para resolver isso, vamos pensar nas forças que atuam nessa partícula e como elas influenciam seu movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que partículas carregadas exercem forças umas sobre as outras segundo a Lei de Coulomb. A força eletrostática entre duas cargas é dada por:
onde
é a constante eletrostática,
e
são as cargas, e
é a distância entre elas.
Passo 3
No nosso caso, temos uma partícula com carga
sendo abandonada do repouso em
. Vamos supor que exista outra carga fixa ou uma distribuição de carga que está influenciando essa partícula. A força sobre a partícula vai depender da posição dela em relação à origem.
Passo 4
Quando a partícula está em
, vamos analisar a força que age sobre ela. Se houver uma carga positiva fixa na origem, a força será de atração, fazendo com que a partícula com carga negativa se mova em direção à origem.
Passo 5
À medida que a partícula se aproxima da origem, a força aumenta porque a distância
entre as cargas diminui, e a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Isso faz com que a aceleração da partícula aumente conforme ela se aproxima da origem.
Passo 6
Quando a partícula ultrapassa a origem, a direção da força muda. Agora, se assumirmos que há uma carga positiva na origem, a partícula com carga negativa começará a ser repelida para o outro lado, pois as duas cargas têm sinais opostos. Isso fará com que a partícula desacelere até parar momentaneamente e depois comece a se mover de volta em direção à origem.
Passo 7
Esse movimento continuará oscilando em torno da origem, assumindo que não há outras forças atuando, como resistência do ar. A partícula irá oscilar em movimento harmônico simples, movendo-se de um lado para o outro da origem.
Resposta
A partícula de carga
soltada do repouso em
acelera em direção �� origem devido à força eletrostática. Ao ultrapassar a origem, a direção da força se inverte, fazendo a partícula desacelerar, parar momentaneamente e retornar, resultando em um movimento oscilatório ao redor da origem.