Considere duas esferas metálicas leves penduradas em um fio de náilon. Uma das esferas possui carga negativa líquida, enquanto a outra não possui carga líquida. Quando as esferas estão próximas, mas não se tocam, elas se atraem, se repelem, ou não exercem nenhuma força mútua? Caso as esferas se toquem, elas se atraem, se repelem, ou não exercem nenhuma força mútua?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos duas esferas metálicas leves penduradas em fios de náilon. Uma delas tem uma carga negativa líquida, ou seja, tem mais elétrons do que prótons. A outra esfera não tem carga líquida, quer dizer, está neutra. A pergunta é: quando essas esferas estão perto, mas não se tocam, elas se atraem, se repelem ou não interagem? E se elas se tocam, o que acontece? Para resolver isso, vamos usar conceitos de eletricidade estática, especificamente sobre cargas elétricas e como elas interagem.
Passo 2
Primeiro, vamos analisar quando as esferas estão próximas, mas sem se tocar. A esfera com carga negativa tem excesso de elétrons. Quando ela está próxima da esfera neutra, os elétrons na esfera neutra são repelidos devido à repulsão entre cargas iguais. Isso faz com que a parte da esfera neutra mais próxima da esfera carregada fique com deficiência de elétrons (fica ligeiramente positiva), enquanto a parte mais distante acumula elétrons (ficando ligeiramente negativa). Esse fenômeno é chamado de induções de carga. Como temos cargas opostas próximas (a parte positiva da esfera neutra perto da negativa da primeira), elas se atraem.
Passo 3
Agora, vamos pensar no que acontece quando as esferas se tocam. Quando dois condutores se tocam, os elétrons podem se mover livremente entre eles para equilibrar as cargas. A esfera com carga negativa vai transferir alguns de seus elétrons para a esfera neutra, tornando ambas com alguma carga negativa, mas menor do que a original. Agora, ambas as esferas têm cargas negativas, embora menores, e cargas iguais se repelem.
Passo 4
Para resumir a teoria: a interação entre cargas elétricas segue a regra de que cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem. Além disso, a presença de uma carga em um condutor pode induzir uma separação de cargas em outro condutor próximo, mesmo que este esteja inicialmente neutro.
Resposta
Quando as esferas estão próximas, mas não se tocam, elas se atraem. Se as esferas se tocam, elas se repelem.