Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 22.Problemas Adicionais - Ex. 71
Uma gota d’água esférica com 1,20 µm de diâmetro está suspensa no ar devido a um campo elétrico atmosférico vertical cujo módulo é . (a) Qual é o peso da gota? (b) Quantos elétrons em excesso a gota possui?
Passo 1
Olá, meu nobre amigo. Yuri aqui e estarei te ajudando a resolver essa atividade.
A atividade nos pede pra gente calcular o peso da gota de água. E também nos pede para que quantifiquemos o excesso de elétrons que faz com que nossa gota tenha carga elétrica, e assim seja passível de sofrer influência da força elétrica.
Vamos fazer isso utilizando nossos conhecimentos em relação a densidade da água, volume e massa da gota... e as relações que conectam essas grandezas.
Bora!
Passo 2
Na letra (a) nos foi pedido o peso da gota, esta força nós já estamos carecas de saber como se calcula:
Mas como nós não temos a massa, podemos usar a relação entre massa e densidade para achar o peso em função do que nós conhecemos:
Substituindo:
Bom, a gota é esférica, então o volume pode ser calculado como:
Na fórmula:
Vamos ver o que sabemos:
Se sabemos tudo, é só substituir o/:
Show! Metade já foi!
Passo 3
A letra (b) nós queremos saber quantos elétrons em excesso a gota possui, certo?
Pra isso temos que o peso se iguala a força elétrica
Pois a gota está em equilíbrio suspensa no ar.
Por outro lado a força elétrica é dada por
E o total de carga na gota é devido ao excesso de elétrons. Como cada elétron tem uma carga , a carga total na gota é , assim
Isolando o número de elétrons:
Sabendo que:
Substituindo na fórmula:
Então temos 120 elétrons!!
Resposta
a)
b)