QUESTÃO 1: Para duas cargas elétricas puntiformes,
e
, colocadas fixas no vácuo e separadas por uma distância
, com base na Lei de Coulomb, - módulo da força elétrica entre as mesmas pode ser expresso como
, com cada quantidade em unidades apropriadas. Quando
, o módulo da força elétrica é
. Pergunta-se o que acontecerá com o módulo desta força nos seguintes casos:
b) Quando
e
? Expresse seu resultado em função de F. Agora, a força é de atração ou de repulsão entre as cargas? Justifique sua resposta.
b) Quando
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão tá pedindo. A gente tem duas cargas elétricas, $ Q_1 $ e $ Q_2 $, separadas por uma distância $ d $. Usando a Lei de Coulomb, que diz que a força elétrica entre elas é $ F_E = k \cdot \frac{Q_1 \cdot Q_2}{d^2} $. No caso original, quando $ Q_1 = Q_2 = +q $, a força fica $ F = \frac{k \cdot q2}{d2} $. Agora, a questão quer saber o que acontece com essa força quando mudamos as cargas e a distância: $ Q_1 = -q $, $ Q_2 = +4q $ e a nova distância é $ d_b = 2d $. Vamos precisar aplicar a Lei de Coulomb de novo para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a nova força usando as novas cargas e a nova distância. A fórmula da força elétrica é:
Substituindo os valores dados:
Então:
Passo 3
Agora, vamos relacionar $ F_b $ com a força original $ F $. Sabemos que:
Então:
O sinal negativo indica que a força mudou de direção.
Passo 4
Por último, vamos entender o que esse sinal negativo significa. Quando a força é positiva, significa que as cargas estão se repelindo. Se a força é negativa, elas estão se atraindo. No nosso caso, $ Q_1 = -q $ e $ Q_2 = +4q $, ou seja, são cargas de sinais opostos. Cargas opostas sempre se atraem.
Resposta
A força elétrica passa a ser $ F_b = -F $ e o módulo dessa força é igual a $ F $. A força agora é de atração entre as cargas, já que uma é negativa e a outra é positiva.