(b) Suponha que a partícula de carga -Q é abandonada do repouso em um ponto x=a. 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 -Q, que é soltada do repouso em um ponto x = a, vai se mover. Além disso, temos que ver o que acontece quando essa partícula passa pela origem, ou seja, quando x = 0. 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:
F = k Q1 Q2r^2
onde k é a constante eletrostática, Q1 e Q2 são as cargas, e r é a distância entre elas.

Passo 3

No nosso caso, temos uma partícula com carga -Q sendo abandonada do repouso em x = a. 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 x = a, 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 r 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 -Q soltada do repouso em x = a 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.

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