Em uma região do espaço, existe um campo eletrostático uniforme de
que consegue manter um objeto de massa
suspenso acima do solo, com uma aceleração no sentido ascendente de
.
Assinale a alternativa que corresponde ao módulo da carga elétrica do objeto.
a)
b)
c)
d)
e)
Assinale a alternativa que corresponde ao módulo da carga elétrica do objeto.
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Vamos lá! Temos um objeto com massa de
suspenso por um campo eletrostático uniforme de
que faz o objeto acelerar para cima a
. O conteúdo que vamos usar aqui é a Segunda Lei de Newton e a força elétrica. Precisamos calcular a carga elétrica (
) do objeto para descobrir qual alternativa está correta.
Passo 2
Primeiro, vamos converter a massa de gramas para quilogramas, porque as unidades no Sistema Internacional usam quilogramas. Sabemos que
. Então:
Passo 3
Agora, aplicamos a Segunda Lei de Newton, que diz que a força resultante (
) é igual à massa (
) vezes a aceleração (
):
Aqui, a aceleração é para cima, então a força elétrica deve ser maior que a força da gravidade para causar essa aceleração.
Passo 4
A força da gravidade (
) que age para baixo é calculada por:
onde
(aceleração da gravidade).
Passo 5
A força elétrica (
) que age para cima é a força resultante mais a força da gravidade:
Calculando
:
Então,
Passo 6
Sabemos que a força elétrica é dada por:
Onde
é o campo elétrico e
é a carga elétrica. Queremos encontrar
, então rearranjamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A carga elétrica do objeto é de
. A alternativa correta é a letra d)
.