Julgue os itens: verdadeiro ou falso. Justifique a sua escolha.
(i) ( ) A lei de força entre dois objetos quaisquer carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
(ii) ( ) A carga elétrica
de um objeto macroscópico é dada pelo número
total de elétrons neste objeto multiplicado pela carga elétrica do elétron
, i. e.,
.
(iii) ( ) Considere um sistema isolado formado por duas partículas carregadas com a mesma carga, mas massas diferentes. Os módulos da aceleração de cada partícula serão iguais.
(iv) ( ) O dipolo elétrico é um sistema neutro formado por duas cargas elétrica de mesmo valor e sinais opostos. Logo, a força eletrostática que uma partícula carregada exerce sobre este sistema será sempre nula.
(v) ( ) A molécula de água é neutra. Logo, não pode haver força eletrostática entre duas moléculas de água.
(i) ( ) A lei de força entre dois objetos quaisquer carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
(ii) ( ) A carga elétrica
(iii) ( ) Considere um sistema isolado formado por duas partículas carregadas com a mesma carga, mas massas diferentes. Os módulos da aceleração de cada partícula serão iguais.
(iv) ( ) O dipolo elétrico é um sistema neutro formado por duas cargas elétrica de mesmo valor e sinais opostos. Logo, a força eletrostática que uma partícula carregada exerce sobre este sistema será sempre nula.
(v) ( ) A molécula de água é neutra. Logo, não pode haver força eletrostática entre duas moléculas de água.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me mandou um exercício onde temos cinco afirmações sobre física elétrica para julgar se são verdadeiras ou falsas. Vamos usar conceitos de eletrostática, como Lei de Coulomb, carga elétrica, aceleração de partículas carregadas, dipolo elétrico e forças entre moléculas. Para resolver, vamos analisar cada item passo a passo, explicando a teoria necessária para justificar nossa resposta.
Passo 2
Item (i): A lei de força entre dois objetos quaisquer carregados é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros.
Explicação: A Lei de Coulomb diz que a força entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. A fórmula é:
onde
é a força,
é a constante eletrostática,
e
são as cargas, e
é a distância entre os centros das cargas.
Conclusão: Verdadeiro.
Passo 3
Item (ii): A carga elétrica
de um objeto macroscópico é dada pelo número
total de elétrons neste objeto multiplicado pela carga elétrica do elétron
, i.e.,
.
Explicação: A carga total de um objeto é realmente o número de cargas elementares multiplicado pela carga de cada partícula. No caso de elétrons, a carga é negativa, então a relação seria
. Porém, como a afirmação não especifica o sinal, apenas a relação quantitativa está correta.
Conclusão: Verdadeiro.
Passo 4
Item (iii): Considere um sistema isolado formado por duas partículas carregadas com a mesma carga, mas massas diferentes. Os módulos da aceleração de cada partícula serão iguais.
Explicação: De acordo com a segunda lei de Newton,
. A força entre as partículas é a mesma em módulo (pela terceira lei de Newton). Portanto, a aceleração
. Se as massas são diferentes, as acelerações serão inversamente proporcionais às massas, ou seja, não serão iguais.
Conclusão: Falso.
Passo 5
Item (iv): O dipolo elétrico é um sistema neutro formado por duas cargas elétrica de mesmo valor e sinais opostos. Logo, a força eletrostática que uma partícula carregada exerce sobre este sistema será sempre nula.
Explicação: Um dipolo elétrico tem forças internas que se anulam quando considerado como um todo, mas uma carga externa cria um campo que interage com o dipolo, gerando forças não necessariamente nulas. A força resultante depende da interação com o campo externo e da separação das cargas.
Conclusão: Falso.
Passo 6
Item (v): A molécula de água é neutra. Logo, não pode haver força eletrostática entre duas moléculas de água.
Explicação: Embora a molécula de água seja eletricamente neutra, ela é polar, ou seja, tem uma distribuição desigual de cargas eletrônicas, criando dipolos elétricos. Dipolos interagem entre si através de forças eletrostáticas, como as forças de Van der Waals.
Conclusão: Falso.
Resposta
(i) Verdadeiro.
(ii) Verdadeiro.
(iii) Falso.
(iv) Falso.
(v) Falso.
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).
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massa do elétron
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.
(a) Determine a razão . É razoável, neste regime de distâncias, desprezar o efeito de uma dessas forças? Justifique.
(b) Determine a velocidade de rotação do elétron em torno do próton.
(a) Determine a razão
(b) Determine a velocidade de rotação
Comente, fornecendo uma explicação quando possível, as seguintes observações:
(a) Duas esferas metálicas idênticas são suspensas por fios de náilon. Ao serem aproximadas (embora não se toquem), você nota que elas se atraem. Se elas entram em contato, elas passam a se repelir.
(b) Geralmente, bons condutores elétricos, como metais, são também bons condutores de calor. Por outro lado, maus condutores elétricos (isolantes) também são na maioria das vezes maus condutores de calor.
(a) Duas esferas metálicas idênticas são suspensas por fios de náilon. Ao serem aproximadas (embora não se toquem), você nota que elas se atraem. Se elas entram em contato, elas passam a se repelir.
(b) Geralmente, bons condutores elétricos, como metais, são também bons condutores de calor. Por outro lado, maus condutores elétricos (isolantes) também são na maioria das vezes maus condutores de calor.