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Enunciado

Física - Randall D. Knight- Ed: 2º - Capítulo 6.Exercícios e Problemas - Ex. 30

Em um experimento de eletricidade, uma bola de plástico de 1,0   g é suspensa por um barbante de 60   c m de comprimento e eletrizada. Uma haste eletrizada é trazida para próximo da bola e exerce sobre esta uma força elétrica horizontal  F → e l e t , fazendo com que a bola se afaste lateralmente até que o barbante forme 20 ° com a vertical e assim se mantenha.

  1. Qual é o módulo de F → e l e t ?
  2. Qual é o valor da tensão no barbante?

Passo 1

Vamos primeiro desenhar a situação e as forças que atuam sobre a bola de plástico:

Então temos a força peso, a tensão da corda,  T → , e a força elétrica atuando na bola.

Podemos decompor a tensão em componentes x e y como mostra o diagrama:

T x = T   s e n   20 °

T y = T cos ⁡ 20 °

Sempre lembrando daquele macete: COlada – COsseno, SEparada – SEno

Passo 2

  1. Qual é o módulo de F → e l e t ?

    2. A bola de plástico está em equilíbrio, então o somatório das forças nas duas direções tem que ser zero:

    ∑ F x = 0

    ∑ F y = 0

    Vamos olhar para o eixo x :

    T x - F e l e t = 0

    T   s e n   20 ° - F e l e t = 0

    T   s e n   20 ° = F e l e t

    Temos que:

    s e n   20 ° = 0,34

    Então:

    0,34   T = F e l e t

    T = F e l e t 0,34

    Passo 3

    Agora para o eixo y :

    T y - F P = 0

    T cos ⁡ 20 ° - m g = 0

    T cos ⁡ 20 ° = m g

    Temos que:

    cos ⁡ 20 ° = 0,94  

    m = 1 g = 0,001   K g

    g = 9,8   m / s 2  

    Obs.: A massa precisa estar em K g para as forças saírem em Newton no final, beleza?

    Então:

    0,94   T = 0,001   x   9,8

    T =   0,001   x   9,8 0,94

    T = 0,0104   N

    Passo 4

    Vamos retornar à equação que encontramos quando olhamos para o eixo x :

    T = F e l e t 0,34

    E substituir T = 0,0104   N que encontramos quando analisamos o eixo y :

    0,0104   = F e l e t 0,34

    Logo:

    F e l e t =   0,0104   x   0,34

    F e l e t = 0,0035   N

    Passo 5

  2. Qual é o valor da tensão no barbante?

A gente já achou o valor da tensão no barbante né?

T = 0,0104   N

E é isso =)

Resposta

  1. F e l e t = 0,0035   N
  2. T = 0,0104   N
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