Identifique a força presente e explique se é realizado trabalho quando: (a) uma partícula carregada positivamente move-se em um círculo a uma distância fixa de uma partícula carregada negativamente; (b) um prego de ferro é puxado de um ímã.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos duas situações onde forças estão atuando, e precisamos identificar qual é essa força e dizer se está sendo realizado trabalho nessas situações. O conteúdo que vamos usar aqui envolve forças elétricas e magnéticas, além do conceito de trabalho mecânico. Vamos precisar entender um pouco sobre como as forças atuam em partículas carregadas e em objetos magnéticos para resolver isso.
Passo 2
Parte (a): Quando temos uma partícula carregada positivamente se movendo em um círculo a uma distância fixa de uma partícula carregada negativamente, a força presente é a força eletrostática. Isso acontece porque partículas com cargas opostas se atraem. A força eletrostática aqui atua como a força centrípeta, que mantém a partícula positiva movendo-se em trajetória circular.
Agora, sobre o trabalho: Trabalho é feito quando uma força causa um deslocamento na direção da força. No caso, a força centrípeta está sempre perpendicular à direção do movimento da partícula (que está mudando de direção, mas a velocidade tangencial é constante). Como a for��a e o deslocamento são perpendiculares, o trabalho realizado por essa força é zero.
Passo 3
Parte (b): Quando você puxa um prego de ferro de um ímã, a força envolvida é a força magnética. O ímã exerce uma força de atração sobre o prego, puxando-o para si.
Quanto ao trabalho, quando você aplica uma força para puxar o prego para fora do ímã, você está fazendo trabalho contra a força de atração magnética. Isso significa que há trabalho sendo realizado no processo. A energia que você está gastando está sendo usada para superar a força magnética e mover o prego contra essa força.
Resposta
(a) A força presente é a força eletrostática que atua como força centrípeta, e não é realizado trabalho nessa situação.
(b) A força presente é a força magnética de atração, e é realizado trabalho ao puxar o prego do ímã.