(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.
Exercícios relacionados
Em um posto para carga de caminhões do correio, um pacote de
é liberado do repouso no ponto
sobre um trilho com forma de um quarto de circunferência de raio igual a
. O tamanho do pacote é muito menor que
, de modo que ele pode ser considerado como uma partícula. Ele desliza para baixo ao longo do trilho e atinge o ponto
com uma velocidade de
. Depois de passar pelo ponto
, ele desliza uma distância de
sobre uma superfície horizontal até parar no ponto
. (a) Qual é o coeficiente de atrito cinético entre o pacote e a superfície horizontal? (b) Qual é o trabalho realizado pela força de atrito ao longo do arco circular do ponto
ao ponto
?
Algumas pedras rolando aproximam-se da base de uma colina com uma velocidade de
. A colina está inclinada em
acima do plano horizontal e possui coeficientes de atrito cinético e estático de 0,45 e 0,65 , respectivamente, com essas pedras.
b) Quando uma pedra alcança seu ponto mais alto, ela permanecerá ali ou deslizará colina abaixo? Se permanecer, mostre por quê. Se descer, ache sua aceleração no caminho de retorno.
b) Quando uma pedra alcança seu ponto mais alto, ela permanecerá ali ou deslizará colina abaixo? Se permanecer, mostre por quê. Se descer, ache sua aceleração no caminho de retorno.
Data
Instruções:
Resolver na forma de manuscrito detalhando todos os cálculos.
Um engenheiro foi encarregado de projetar um dispositivo no qual um disco uniformemente carregado, de raio , produz um campo elétrico. O módulo do campo é mais importante em um ponto
do eixo do disco, a uma distância 2,00R do plano do disco (Fig.a). Para economizar material, decidiu-se substituir o disco por um anel com o mesmo raio externo
e um raio interno
(Fig.b). O anel tem a mesma densidade superficial de carga que o disco original. Qual é a redução percentual do módulo do campo elétrico no ponto
?
Instruções:
Resolver na forma de manuscrito detalhando todos os cálculos.
Um engenheiro foi encarregado de projetar um dispositivo no qual um disco uniformemente carregado, de raio
Calcule detalhadamente o valor do campo magnético resultante
no centro geométrico de um circuito de fio quadrado onde verifica-se a passagem de uma corrente elétrica
por esse circuito.
Dica: calcule o campo separadamente para cada segmento do circuito e leve em consideração o sentido da corrente, e depois some o resultado de cada fio.
Dica: calcule o campo separadamente para cada segmento do circuito e leve em consideração o sentido da corrente, e depois some o resultado de cada fio.