Um grupo de nuvens carregadas produz um campo elétrico no ar perto da superfície da Terra. Na presença desse campo, uma partícula com uma carga de é submetida a uma força eletrostática para baixo de . (a) Qual é o módulo do campo elétrico? Determine (b) o módulo e © a orientação da força eletrostática exercida pelo campo sobre um próton. (d) Determine o módulo da força gravitacional a que está sujeito o próton. (e) Calcule a razão .

Passo 1

Vamos resolver o exercício que envolve forças eletrostáticas e gravitacionais, além do cálculo de um campo elétrico. Vamos precisar das leis de Coulomb e da definição de campo elétrico. Vamos resolver cada item passo a passo para entender bem como chegar nas respostas.

Passo 2

a) Qual é o módulo do campo elétrico?
Para encontrar o módulo do campo elétrico ( ), usamos a relação entre a força eletrostática ( ) e a carga ( ):
Dado que e , substituímos na fórmula:
Como estamos interessados no módulo:

Passo 3

b) Qual é o módulo da força eletrostática exercida pelo campo sobre um próton?
Primeiro, precisamos saber a carga de um próton, que é . Usamos a mesma relação:
Substituindo os valores:

Passo 4

c) Qual é a orientação da força eletrostática exercida sobre um próton?
Como o próton tem carga positiva e o campo elétrico aponta para a direção do campo, a força eletrostática sobre o próton será na direção do campo elétrico. Portanto, a força está direcionada para baixo, na mesma direção do campo elétrico.

Passo 5

d) Determine o módulo da força gravitacional a que está sujeito o próton.
A força gravitacional é calculada usando:
Onde é a massa do próton, aproximadamente , e é a aceleração da gravidade ( ). Então:

Passo 6

e) Calcule a razão .
Usamos os valores encontrados para e :

Resposta

(a) O módulo do campo elétrico é .
(b) O módulo da força eletrostática sobre um próton é .
© A orientação da força eletrostática é para baixo.
(d) O módulo da força gravitacional sobre o próton é .
(e) A razão é aproximadamente .

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a) O movimento periódico acontece apenas por curtos períodos de tempo, enquanto o movimento harmônico simples acontece continuamente.
b) No movimento periódico, a frequência do movimento varia continuamente, enquanto no movimento harmônico simples a frequência é constante.
c) No movimento periódico, o período do movimento varia continuamente, enquanto no movimento harmônico simples o período é constante.
d) No movimento periódico, a amplitude varia com o tempo, enquanto no movimento harmônico simples a posição do objeto varia com o tempo.
e) O movimento harmônico simples é um tipo especial de movimento periódico no qual a força restauradora é proporcional ao deslocamento