Suponha que uma carga elétrica seja deixada inicialmente em repouso no ponto A de um campo elétrico uniforme. Depois de percorrer uma distância igual a , a carga passa pelo ponto B com velocidade igual a . Desprezando a ação da gravidade, calcule o trabalho realizado pela força elétrica no descolamento dessa partícula entre A e B. (Dados: massa da carga e carga ).

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma carga elétrica que começa parada no ponto A de um campo elétrico uniforme. Ela se move 20 centímetros até o ponto B e ganha uma velocidade de 20 metros por segundo. A massa da carga é de 0,4 gramas e a carga elétrica é de 2,0 microcoulombs. Nosso objetivo é calcular o trabalho feito pela força elétrica nesse deslocamento. Para resolver isso, vamos usar conceitos de trabalho e energia cinética relacionados à eletricidade.

Passo 2

Primeiro, precisamos converter as unidades para facilitar os cálculos. A massa está em gramas e a carga em microcoulombs, então vamos converter para unidades do Sistema Internacional (SI):
  • Massa:
  • Carga:
  • Distância:

Passo 3

Vamos lembrar que o trabalho realizado por uma força é igual à variação da energia cinética da partícula, de acordo com o teorema do trabalho e energia:
Como a carga inicia do repouso, sua energia cinética inicial é zero. Então:

Passo 4

Agora, vamos calcular a energia cinética final da carga no ponto B. A energia cinética é dada por:
Substituindo os valores:

Passo 5

Calculando:
Então, o trabalho realizado pela força elétrica é de 0,08 joules.

Resposta

O trabalho realizado pela força elétrica no deslocamento da carga de A para B é de .

Exercícios relacionados

Uma partícula disparada do ponto e sujeita a uma aceleração constante precisa atingir o ponto . Para tanto, pede-se:
  • considere
    7.b) Qual é a menor magnitude de disparo necessária para se atingir B?
No campo elétrico criado por uma carga puntiforme de , determine a diferença de potencial elétrico entre um ponto situado a da carga Q e outro a da carga Q .
Uma esfera metálica com 16,0 cm de raio possui uma carga de 15,0 nC. Considerando o potencial igual a zero no infinito, qual é o potencial na superfície da esfera?
Uma partícula disparada do ponto e sujeita a uma aceleração constante precisa atingir o ponto . Para tanto, pede-se:
  • considere
    7.g) Para o movimento com ângulo de disparo do item e, quais serão as componentes tangencial e normal do vetor aceleração no ponto B?