Enunciado
Física - Halliday - Vol 4- Ed: 10º - Capítulo 33.3 - Ex. 31
Quando um cometa se aproxima do Sol, o gelo da superfície do cometa sublima, liberando íons e partículas de poeira. Como os íons possuem carga elétrica, são empurrados pelas partículas carregadas do vento solar e formam uma cauda de íons, retilínea, que aponta radialmente para longe do Sol (Fig. 33-39). As partículas de poeira ( eletricamente neutras) são empurradas para longe do Sol pela força da luz solar. Suponha que as partículas de poeira são esféricas,
têm uma massa específica de e são totalmente absorventes.
- Que raio deve ter uma partícula para descrever uma trajetória retilínea como a trajetória 2 da figura?
- Se o raio da partícula é maior que o valor calculado no item (a), a trajetória se encurva para longe do Sol, como a trajetória 1, ou para perto do Sol, como a trajetória 3?
Passo 1
Letra a)
Para termos trajetória retilínea, as forças devem ser equilibradas. Então a força redaciação deve equilibrar a força gravitacional:
Agora a massa da esfera pode ser reescrita como o produto da massa específica pelo volume, enquanto que a área é :
E simplificando temos uma expressão para o raio da esfera:
Passo 2
Os dados que o problema nos trás e os tabelados necessários são:
Agora é só substituir!
Passo 3
Letra b)
A força de radiação varia com , por causa da área , enquanto que a força gravitacional com , por conta da massa (do volume da massa), então quando o raio fica maior, a força gravitacional é maior e puxa a partícula para perto do sol, conforme a trajetória 3.