(a) Se carregarmos eletricamente uma bola de sabão, o seu diâmetro vai aumentar, diminuir ou permanecer igual? (b) Se colocarmos uma bola de sabão num campo uniforme, o que acontece com sua forma?
Passo 1
Então, temos um exercício que tem duas partes:
(a) Se a gente carregar eletricamente uma bola de sabão, o diâmetro dela vai aumentar, diminuir ou ficar igual?
(b) Se a gente colocar uma bola de sabão num campo elétrico uniforme, o que acontece com a forma dela?
(a) Se a gente carregar eletricamente uma bola de sabão, o diâmetro dela vai aumentar, diminuir ou ficar igual?
(b) Se a gente colocar uma bola de sabão num campo elétrico uniforme, o que acontece com a forma dela?
Vamos precisar entender conceitos de eletricidade estática, como cargas elétricas interagem e o que acontece com objetos quando eles são submetidos a campos elétricos. Além disso, vamos falar sobre a tensão superficial da bola de sabão, que é a força que mantém a forma da bola.
Passo 2
Vamos resolver a parte (a). Quando carregamos eletricamente uma bola de sabão, estamos colocando cargas elétricas na superfície dela. Cargas iguais se repelem, então as cargas na bola de sabão vão se repelir umas às outras. Isso faz com que a força de repulsão elétrica aja contra a tensão superficial, que tenta manter a bola compacta.
A tensão superficial é responsável por manter a bola esticada e sua forma esférica. Quando adicionamos cargas elétricas, a força de repulsão entre elas tenta aumentar o diâmetro da bola. Se a força elétrica for maior que a tensão superficial, o diâmetro da bola aumentará para equilibrar as forças.
Passo 3
Agora, vamos para a parte (b). Se colocarmos uma bola de sabão num campo elétrico uniforme, o campo exerce uma força sobre as cargas presentes na bola. Um campo elétrico uniforme significa que a força elétrica é constante em todo o espaço onde a bola está.
Para uma bola de sabão, que inicialmente é esférica, o campo elétrico vai induzir uma polarização nas cargas: cargas positivas vão se deslocar para um lado, e cargas negativas para o outro. Isso pode causar uma deformação na bola, tornando-a um pouco mais alongada na direção do campo.
Entretanto, como a força do campo é igual em todas as direções ao longo da superfície da bola, a deformação não é muito grande, e a bola tende a manter sua forma aproximadamente esférica, a menos que o campo seja muito forte.
Resposta
(a) O diâmetro da bola de sabão aumenta quando ela é carregada eletricamente devido à repulsão das cargas.
(b) Ao colocarmos a bola de sabão num campo elétrico uniforme, sua forma pode se deformar ligeiramente, tornando-se um pouco mais alongada na direção do campo, mas geralmente permanece quase esférica.
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Uma carga pontual de
está situada em
e
e uma carga pontual de
está situada em
e
. (a) Determine o módulo, direção e sentido do campo elétrico em
3 m e
. (b) Determine o módulo, direção e sentido da força exercida sobre um próton situado em
m e
.