Comente, fornecendo uma explicação quando possível, as seguintes observações:
(a) Duas esferas metálicas idênticas são suspensas por fios de náilon. Ao serem aproximadas (embora não se toquem), você nota que elas se atraem. Se elas entram em contato, elas passam a se repelir.
(b) Geralmente, bons condutores elétricos, como metais, são também bons condutores de calor. Por outro lado, maus condutores elétricos (isolantes) também são na maioria das vezes maus condutores de calor.
(a) Duas esferas metálicas idênticas são suspensas por fios de náilon. Ao serem aproximadas (embora não se toquem), você nota que elas se atraem. Se elas entram em contato, elas passam a se repelir.
(b) Geralmente, bons condutores elétricos, como metais, são também bons condutores de calor. Por outro lado, maus condutores elétricos (isolantes) também são na maioria das vezes maus condutores de calor.
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que foi pedido. Temos duas observações sobre propriedades de materiais, especificamente metais e isolantes, relacionadas à eletricidade e condução de calor. No primeiro caso, duas esferas metálicas se atraem quando próximas sem se tocar, mas depois que entram em contato, passam a se repelir. No segundo, observa-se que bons condutores elétricos geralmente também conduzem bem o calor, enquanto isolantes não conduzem bem nem a eletricidade nem o calor. Para explicar isso, vamos precisar entender conceitos de eletricidade estática, carga elétrica, condução de eletricidade e calor.
Passo 2
Vamos analisar a primeira observação (a). Quando duas esferas metálicas idênticas são aproximadas sem se tocar, elas se atraem. Isso acontece devido à eletricidade estática. Vamos entender isso melhor.
Passo 3
Metais são bons condutores elétricos, o que significa que os elétrons (partículas carregadas negativamente) podem se mover facilmente dentro deles. Quando duas esferas metálicas idênticas se aproximam, podem ocorrer redistribuições de cargas elétricas. Por exemplo, se uma esfera tiver um excesso de elétrons, esses elétrons podem se mover para a outra esfera, resultando em cargas opostas temporárias que causam atração.
Passo 4
Agora, quando as esferas entram em contato, ocorre uma transferência de elétrons até que ambas tenham a mesma quantidade de carga elétrica. Se inicialmente uma esfera tinha excesso de elétrons, ao entrar em contato, os elétrons serão redistribuídos igualmente entre as duas esferas. Depois de compartilhadas a carga, ambas as esferas terão cargas iguais, ou seja, ambas terão excesso de elétrons.
Passo 5
Quando as esferas têm cargas iguais, elas se repelem devido à força eletrostática. Partículas de mesmo tipo de carga (ambas negativas, por exemplo) se repelem. Portanto, após o contato, como ambas as esferas têm a mesma quantidade de carga, elas se repelem.
Passo 6
Passando para a segunda observação (b). Bons condutores elétricos, como metais, geralmente também são bons condutores de calor, enquanto isolantes não conduzem bem nem a eletricidade nem o calor.
Passo 7
Isso acontece porque a condução de eletricidade e de calor nos materiais metálicos está relacionada ao movimento dos elétrons. Em um bom condutor elétrico, os elétrons podem se mover livremente, facilitando a transferência de carga elétrica. Esse mesmo movimento de elétrons também permite a transferência eficiente de energia térmica, ou seja, calor.
Passo 8
Por outro lado, em materiais isolantes, os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e não podem se mover livremente. Isso dificulta tanto a condução de eletricidade quanto a de calor, já que não há elétrons livres para transportar energia térmica ou carga elétrica.
Resposta
Em resumo, duas esferas metálicas idênticas se atraem inicialmente devido à redistribuição de cargas elétricas, mas ao entrarem em contato, igualam suas cargas e se repelem. Além disso, materiais que são bons condutores elétricos também conduzem bem o calor porque os elétrons livres facilitam ambas as transferências de energia, enquanto isolantes não permitem esse movimento, dificultando a condução de eletricidade e de calor.
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entre um elétron e um próton no interior do átomo de hidrogênio. Para isso, considere dados: raio médio do átomo
carga elétrica do elétron
massa do próton
constante de gravitação universal
massa do elétron
permissividade elétrica do vácuo
.
(a) Determine a razão . É razoável, neste regime de distâncias, desprezar o efeito de uma dessas forças? Justifique.
(b) Determine a velocidade de rotação do elétron em torno do próton.
(a) Determine a razão
(b) Determine a velocidade de rotação
Julgue os itens: verdadeiro ou falso. Justifique a sua escolha.
(i) ( ) A lei de força entre dois objetos quaisquer carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
(ii) ( ) A carga elétrica de um objeto macroscópico é dada pelo número
total de elétrons neste objeto multiplicado pela carga elétrica do elétron
, i. e.,
.
(iii) ( ) Considere um sistema isolado formado por duas partículas carregadas com a mesma carga, mas massas diferentes. Os módulos da aceleração de cada partícula serão iguais.
(iv) ( ) O dipolo elétrico é um sistema neutro formado por duas cargas elétrica de mesmo valor e sinais opostos. Logo, a força eletrostática que uma partícula carregada exerce sobre este sistema será sempre nula.
(v) ( ) A molécula de água é neutra. Logo, não pode haver força eletrostática entre duas moléculas de água.
(i) ( ) A lei de força entre dois objetos quaisquer carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
(ii) ( ) A carga elétrica
(iii) ( ) Considere um sistema isolado formado por duas partículas carregadas com a mesma carga, mas massas diferentes. Os módulos da aceleração de cada partícula serão iguais.
(iv) ( ) O dipolo elétrico é um sistema neutro formado por duas cargas elétrica de mesmo valor e sinais opostos. Logo, a força eletrostática que uma partícula carregada exerce sobre este sistema será sempre nula.
(v) ( ) A molécula de água é neutra. Logo, não pode haver força eletrostática entre duas moléculas de água.
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a. branca
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c. avermelhada
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