Uma pequena carga positiva q experimenta uma força de magnitude
quando colocada no ponto 1. Em termos de
:
(a) Qual é a força sobre a carga q no ponto 3?
(b) Qual é a força sobre uma carga 3 q no ponto 1?
© Qual é a força sobre uma carga 2q no ponto 2?
(d) Qual é a força sobre uma carga
no ponto 2?
Nota: Explique cada uma das respostas acima.
(a) Qual é a força sobre a carga q no ponto 3?
(b) Qual é a força sobre uma carga 3 q no ponto 1?
© Qual é a força sobre uma carga 2q no ponto 2?
(d) Qual é a força sobre uma carga
Nota: Explique cada uma das respostas acima.
Passo 1
Vamos lá! Temos uma carga positiva pequenina, chamada
, que sente uma força com magnitude
quando colocada no ponto 1. Isso está relacionado ao conteúdo de Lei de Coulomb na física, que descreve como duas cargas elétricas interagem entre si. Para resolver as perguntas, vamos precisar entender como a força entre cargas depende dos valores das cargas e das distâncias entre elas.
Passo 2
(a) Qual é a força sobre a carga
no ponto 3?
Aqui, queremos saber qual a força que a carga
sente quando está no ponto 3, em vez do ponto 1. Se assumirmos que a distância e as condições eletrostáticas no ponto 3 são semelhantes às do ponto 1, então a força será a mesma.
Resposta: A força sobre a carga
no ponto 3 também é
.
Passo 3
(b) Qual é a força sobre uma carga
no ponto 1?
Agora, temos uma carga maior,
, no mesmo ponto 1. A força elétrica é proporcional ao valor das cargas envolvidas, de acordo com a Lei de Coulomb, que é dada por:
Se aumentarmos a carga de
para
, a força será três vezes maior.
Resposta: A força sobre a carga
no ponto 1 é
.
Passo 4
© Qual é a força sobre uma carga
no ponto 2?
Aqui, temos uma carga
no ponto 2. Se as condições no ponto 2 forem semelhantes às do ponto 1 (mesma distância e ambiente eletrostático), a força será proporcional à carga. Então, uma carga
resultará em uma força duas vezes maior.
Resposta: A força sobre a carga
no ponto 2 é
.
Passo 5
(d) Qual é a força sobre uma carga
no ponto 2?
Agora, a carga é
, ou seja, uma carga negativa. A Lei de Coulomb também considera o sinal das cargas: cargas de sinais opostos se atraem, enquanto cargas de mesmo sinal se repelem. Porém, como estamos interessados apenas na magnitude da força:
A magnitude da força será
, mas a direção será oposta à força original (atração ao invés de repulsão, ou vice-versa).
Resposta: A força sobre a carga
no ponto 2 é
, na direção oposta.
Resposta
a)
b)
c)
d)
na direção oposta