Uma barra carregada atrai fragmentos de cortiça que, assim que a tocam, são violentamente repelidos. Explique a causa disto.
- Como os dois corpos atraem-se inicialmente, deduzimos que eles possuem quantidades de cargas com sinais diferentes. Ao tocarem-se a quantidade de cargas menor é equilibrada pelas cargas de sinal oposto. Como a carga que sobra reparte-se entre os dois corpos, estes passam a repelir-se por possuirem, então, cargas de mesmo sinal.
Note que afirmar existir repulsão após os corpos tocarem-se equivale a afirmar ser diferente a quantidade de cargas existente inicialmente em cada corpo.
Passo 1
Vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma barra carregada que primeiro atrai fragmentos de cortiça, mas depois que eles tocam a barra, esses fragmentos são fortemente repelidos. Isso envolve conceitos de eletricidade estática, especificamente sobre como as cargas elétricas interagem. Para resolver, vamos precisar saber como as cargas são transferidas entre objetos e como isso afeta a interação entre eles.
Passo 2
Inicialmente, a barra carregada atrai os fragmentos de cortiça. Isso acontece porque eles têm cargas de sinais opostos. Lembrando que cargas positivas e negativas se atraem. Então, se a barra tem uma carga positiva, por exemplo, os fragmentos têm carga negativa, ou vice-versa.
Passo 3
Quando os fragmentos de cortiça tocam a barra, as cargas começam a se transferir. Como a quantidade de carga nos fragmentos é menor, eles pegam uma parte da carga da barra para equilibrar as cargas entre os dois objetos. Esse processo é conhecido como indução eletrostática.
Passo 4
Depois dessa transferência, tanto a barra quanto os fragmentos de cortiça acabam com cargas do mesmo sinal. Isso acontece porque a carga que sobrou na barra é distribuída entre os dois corpos, deixando ambos com excesso de carga positiva ou negativa.
Passo 5
Com as cargas iguais, a barra e os fragmentos de cortiça começam a repelir-se. Isso ocorre porque cargas do mesmo tipo (positivas ou negativas) se repelem, de acordo com as leis da eletricidade estática.
Resposta
Após tocarem a barra, os fragmentos de cortiça possuem cargas do mesmo sinal que a barra, fazendo com que se repilam devido à interação entre cargas iguais.
Exercícios relacionados
Q 23-1
Sendo dadas duas esferas de metal montadas em suporte portátil de material isolante, invente um modo de car-regá-las com quantidades de cargas iguais e de sinais opostos. Você pode usar uma barra de vidro ativada com seda, mas ela não pode tocar as esferas. É necessário que as esferas sejam do mesmo tamanho, para o método funcionar?
Sendo dadas duas esferas de metal montadas em suporte portátil de material isolante, invente um modo de car-regá-las com quantidades de cargas iguais e de sinais opostos. Você pode usar uma barra de vidro ativada com seda, mas ela não pode tocar as esferas. É necessário que as esferas sejam do mesmo tamanho, para o método funcionar?
- Um método simples é usar indução elétrostática: ao aproximarmos a barra de vidro de qualquer uma das esferas quando ambas estiverem em contato iremos induzir (i) na esfera mais próxima, uma mesma carga igual e oposta à carga da barra e, (ii) na esfera mais afastada, uma carga igual e de mesmo sinal que a da barra. Se separarmos então as duas esferas, cada uma delas irá ficar com cargas de mesma magnitude porém com sinais opostos. Este processo não depende do raio das esferas. Note, entretanto, que a densidade de cargas sobre a superfície de cada esfera após a separação obviamente depende do raio das esferas.
Na descarga de um relâmpago típico, uma corrente de
Ampères flui durante
. Que quantidade de carga é transferida pelo relâmpago? [Note: Ampère é a unidade de corrente no SI; está definida na Secção 282 do livro; mas o capítulo 23 fornece meios de resolver o problema proposto.]
- Usamos a Eq. (23-3):
Um isolante carregado pode ser descarregado passando-o logo acima de uma chama. Explique por quê?
- É que a alta temperatura acima da chama ioniza o ar, tornando-o condutor, permitindo o fluxo de cargas.
(a) Uma barra de vidro positivamente carregada atrai um objeto suspenso. Podemos concluir que o objeto está carregado negativamente? (b) A mesma barra carregada positivamente repele o objeto suspenso. Podemos concluir que o objeto está positivamente carregado?
- (a) Não. Poderíamos estar lidando com um objeto neutro porém metálico, sobre o qual seria possível induzir uma carga, que passaria então a ser atraído pela barra. (b) Sim, pois não se pode induzir carga de mesmo sinal.