Uma gota de óleo eletricamente carregada, com massa
, é mantida suspensa por um campo elétrico, para baixo, de
. A carga da gota é
a)
b)
c)
d)
e) 0
a)
b)
c)
d)
e) 0
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo! Temos uma gota de óleo com massa de
que está sendo mantida suspensa por um campo elétrico que aponta para baixo com intensidade de
. Nosso objetivo é descobrir qual é a carga elétrica dessa gota. Para isso, vamos precisar usar os conceitos de força elétrica e força gravitacional, além de saber como elas se equilibram quando a gota está suspensa.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a força gravitacional que está puxando a gota para baixo. A força gravitacional (
) é dada pela fórmula:
onde:
-
é a massa da gota ( ) -
é a aceleração da gravidade ( )
Então:
Passo 3
Agora, vamos pensar na força elétrica (
) que está agindo sobre a gota. Essa força é responsável por equilibrar a força gravitacional para que a gota fique suspensa. A força elétrica é dada por:
onde:
-
é a carga elétrica da gota (que queremos descobrir) -
é a intensidade do campo elétrico ( )
Passo 4
Como a gota está suspensa, a força elétrica deve ser igual e oposta à força gravitacional. Portanto:
Substituindo as fórmulas:
Queremos isolar
:
Passo 5
Agora, vamos substituir os valores que já calculamos:
Arredondando, temos aproximadamente:
Passo 6
Mas pera aí! Precisamos determinar o sinal da carga. Sabemos que o campo elétrico está apontando para baixo e a força elétrica precisa agir para cima para equilibrar a força da gravidade. A força elétrica (
) seguirá a direção do campo para cargas positivas e oposta para cargas negativas. Como a força elétrica está apontando para cima, a carga da gota deve ser negativa.
Resposta
A carga da gota é
.
Portanto, a alternativa correta é a d).