Uma esfera condutora eletricamente neutra, suspensa por fio isolante, toca outras três esferas de mesmo tamanho e eletrizadas com cargas Q, 3Q/2, e 3Q, respectivamente. Após tocar na terceira esfera eletrizada, a carga da primeira esfera é igual a:
( )Q/2
( )Q/8
( )Q/4( )2Q
( )Q
( )Q/2
( )Q/8
( )Q/4( )2Q
( )Q
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre uma esfera condutora neutra que toca outras três esferas carregadas com cargas Q, 3Q/2 e 3Q. Nosso objetivo é descobrir qual será a carga na primeira esfera depois que ela tocar a terceira esfera. Para resolver isso, vamos precisar entender como as cargas se distribuem quando esferas condutoras entram em contato.
Passo 2
Primeiro, quando duas esferas condutoras do mesmo tamanho entram em contato, elas compartilham a carga igualmente. Isso acontece porque a carga elétrica se distribui de forma a minimizar a energia do sistema, resultando em cargas iguais nas duas esferas.
Passo 3
Vamos considerar o primeiro toque: a esfera neutra toca a esfera com carga Q. Como as duas têm o mesmo tamanho, a carga Q se divide igualmente entre elas. Então, cada uma ficará com Q/2.
Passo 4
Depois disso, a esfera neutra (que agora tem Q/2) toca a segunda esfera carregada com 3Q/2. Novamente, como são do mesmo tamanho, as cargas se igualam. A soma das cargas é Q/2 + 3Q/2 = 2Q. Dividindo igualmente, cada esfera terá Q.
Passo 5
Por último, a esfera neutra, que agora tem Q, toca a terceira esfera com carga 3Q. Somando as cargas: Q + 3Q = 4Q. Dividindo igualmente entre as duas esferas, cada uma ficará com 2Q.
Resposta
Após tocar na terceira esfera eletrizada, a carga da primeira esfera é igual a 2Q.