Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 21.Problemas Adicionais - Ex. 70
Dois estudantes de engenharia, João, com uma massa de 90 kg e Maria, com uma massa de 45 kg, estão a 30 m de distância um do outro. Suponha que existam desequilíbrios de carga de 0,01 % nos corpos dos dois estudantes, com um deles positivo e o outro negativo. Determine a ordem de grandeza da força de atração eletrostática entre os dois estudantes substituindo-os por esferas de água com a
mesma massa.
Passo 1
O enunciado fala que tem duas pessoas e dá a massa de cada uma delas, e diz que há um desequilíbrio elétrico entre eles. Ele pede a força de atração eletrostática entre as duas pessoas.
Para isso, nós precisamos calcular a carga total de cada um deles e, assim, poderemos calcular a força eletrostática entre eles.
Passo 2
Para calcular a carga total, devemos lembrar que em que é o número de elétrons e é a carga elementar (. Como o enunciado fala para substituirmos cada um deles por esferas de água, devemos calcular o número de elétrons de uma esfera cheia de água para cada um deles.
Carga total de João:
Para calcular o número de elétrons, basta a gente fazer o seguinte:
Em que é a massa (no caso do João é , é o número de Avogadro ( , é o número atômico ( no caso deste exercício é 18 que é o número atômico da água) e é a densidade molar (no caso do exercício é .
Substituindo todos os valores, lembrando que há desequilíbrio de , temos:
Carga total de Maria:
Como a massa da Maria é a metade da de João, a carga de maria é metade da de João:
Passo 3
Agora nós temos que calcular a força eletrostática entre eles, através da Lei de Coulomb:
Substituindo os valores que já temos:
Assim, a ordem de grandeza entre os dois estudantes é da ordem de .
Resposta
Da ordem de grandeza de .