(UFMS) Uma partícula de massa
move-se 4 cm , a partir do repouso, entre duas placas metálicas carregadas que geram um campo elétrico uniforme de módulo igual a
. Considerando que para percorrer essa distância a partícula gasta um tempo de
, a opção que dá corretamente o valor da carga elétrica é:
(a)
(b)
©
(d)
(e)
(a)
(b)
©
(d)
(e)
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o problema tá pedindo! Temos uma partícula que começa do repouso e se move uma distância de 4 cm entre duas placas metálicas que criam um campo elétrico uniforme. Sabemos a massa da partícula, o tempo que ela leva para percorrer essa distância e o valor do campo elétrico. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a carga elétrica dessa partícula.
Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de cinemática (para saber como a partícula se move) e física elétrica (para relacionar a força elétrica com a carga). Então, vamos por partes!
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional para facilitar os cálculos:
- Distância: 4 cm = 0,04 metros
- Tempo:
segundos - Campo elétrico:
- Massa:
Passo 3
Como a partícula parte do repouso, podemos usar a equação da cinemática para movimento uniformemente acelerado sem velocidade inicial:
Onde:
-
é a distância percorrida -
é a aceleração -
é o tempo
Queremos encontrar a aceleração
, então rearranjamos a fórmula:
Passo 4
Substituindo os valores que temos:
Passo 5
Agora, vamos relacionar essa aceleração com a força que está agindo na partícula. Pela segunda lei de Newton:
Onde:
-
é a força -
é a massa -
é a aceleração
Substituindo os valores:
Passo 6
Sabemos que a força elétrica
também é dada por:
Onde:
-
é a carga elétrica -
é o campo elétrico
Queremos encontrar a carga
, então rearranjamos:
Passo 7
Substituindo os valores que temos:
Resposta
A carga elétrica correta da partícula é
. Portanto, a opção (a) é a correta.
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. Conhecida a carga elétrica elementar,
, o número de elétrons que atravessa uma seção normal desse condutor, por segundo, é:
(a)
(b)
©
(d) (e)
(a)
(b)
©
(d)
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. Determine o vetor campo elétrico para (a)
, (b)
, ©
, (d)
. Esboce o gráfico do campo elétrico em função do raio.