Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 23.Exercícios - Ex. 12
. Um objeto com carga é liberado a partir do repouso no ponto , em uma região onde há um campo elétrico uniforme. Depois de se deslocar até o ponto para a direita, a carga possui energia cinética igual a . Se o potencial elétrico no ponto é igual a , qual é o potencial elétrico no ponto ? Determine o módulo, a direção e o sentido do campo elétrico.
Passo 1
O enunciado nos diz que na região onde a carga é liberada há um campo elétrico e essa informação é muito importante para termos o pontapé inicial do que vamos usar para conseguir as respostas que o enunciado pede.
Sabemos que trabalho é feito no objeto pelo campo elétrico e esse trabalho vai ser responsável por mudar a energia cinética da carga, ou seja, o teorema trabalho-energia vai ser fundamental para nossa resolução.
Outra coisinha que vamos utilizar é a equação que podemos encontrar na teoria da seção 23.2 do nosso livro.
Agora que temos as ferramentas, mão na massa galera!
Passo 2
Vamos juntar as equações que falamos no Passo 1:
Pelo teorema trabalho-energia temos:
E pela equação do livro temos:
Então:
Contudo o enunciado fala que a carga partiu do repouso, sendo assim,
Vamos então isolar o potencial elétrico no ponto e colocar as informações que o enunciado nos dar:
Passo 3
Sabemos que a força elétrica é dada por:
E precisamos lembrar que a teoria nos diz lá no capítulo 21 que a força sobre uma carga negativa aponta no sentindo oposto ao do campo elétrico, sendo assim, se a força aponta de para é porque a carga está acelerando de para então o campo elétrico deve apontar de para .
Como o nosso campo é uniforme podemos dizer que o campo elétrico é igual a diferença de potencial sobre a diferença de caminho, ou seja:
Substituindo os valores que o enunciado nos dar com o encontramos no item anterior:
E com isso a gente encerra mais um!
Resposta
Explicado acima