Em que direção a carga positiva se moverá se for liberada do repouso? Use o conceito de energia para explique sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pergunta: “Em que direção a carga positiva se moverá se for liberada do repouso? Use o conceito de energia para explicar sua resposta.” Então, estamos lidando com eletricidade estática aqui, especificamente com cargas elétricas e energia. Para resolver isso, vamos usar conceitos de energia potencial elétrica e forças envolvidas no movimento da carga.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que acontece com uma carga positiva quando ela está em um campo elétrico. Um campo elétrico exerce uma força sobre cargas elétricas. A direção dessa força depende da natureza do campo e da carga.
Passo 3
Vamos falar sobre energia potencial elétrica. A energia potencial elétrica (
) de uma carga (
) em um campo elétrico (
) é dada por:
onde
é o potencial elétrico no ponto onde a carga está.
Passo 4
Quando a carga é liberada do repouso, ela tende a se mover na direção em que sua energia potencial diminui, buscando um estado de menor energia. Isso é similar a uma bola rolando morro abaixo para gastar energia potencial gravitacional.
Passo 5
Para uma carga positiva, a direção do movimento será na direção do campo elétrico (
). Isso ocorre porque o campo elétrico aponta da região de potencial alto para o potencial baixo, e a carga positiva naturalmente se move para onde a energia potencial
diminui.
Passo 6
Então, combinando tudo: a carga positiva, ao ser liberada, sente a força do campo elétrico e se move na direção em que o potencial elétrico diminui, ou seja, na direção do campo elétrico.
Resposta
A carga positiva se moverá na direção do campo elétrico, pois isso faz com que sua energia potencial elétrica diminua.
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Uma partícula de massa
é lançada verticalmente para cima a partir da posição
e com velocidade inicial
e está sujeita à uma força de retardo proporcional à velocidade e a gravidade. Com isso (a) Estabeleça uma direção e uma origem e com ela desenhe esquematicamente as forças que atuam na partícula (b) Escreva a equação de movimento © A partir da equação obtida no item anterior, obtenha
. (d) A partir da equação obtida em (b) obtenha
. (d) A partir da equação em (b) obtenha
. (e) Calcule a altura máxima em. termos das condições iniciais.
Uma partícula de massa
está sobre um plano horizontal sem atrito e sujeita uma única força proporcional a sua posição e restauradora. (a) Estabeleça uma direção e uma origem e com ela desenhe esquematicamente o sistema e força que atua sobre partícula (b) Escreva a equação de movimento © A partir da equação obtida no item anterior e considerando como condições iniciais
e
, obtenha
. © Calcule a energia total do sistema.