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Enunciado

Física - Tipler - Vol 2- Ed: 6º - Capítulo 21.1 - Ex. 78

Para o haltere do Problema 77, sema m = 0,0200   k g , a = 0,300   m e E → = 600   N / C i ^ . O haltere está inicialmente em repouso e faz um ângulo de 60 ° com o eixo x . O haltere é, então, solto e, quando ele está momentaneamente alinhado com o campo elétrico, sua energia cinética é 5,00 × 10 - 3   J . Determine a magnitude de Q .

Passo 1

Nessa questão, vamos usar o fato de que

U = - p → ⋅ E → = - p E cos ⁡ θ

onde p = q a é o módulo do dipolo. A seguir, vamos aplicar a conservação da energia.

U i n i c i a l + K i n i c i a l = U f i n a l + K f i n a l

Passo 2

Temos

U i n i c i a l = - p E cos ⁡ θ 0 = - p E cos ⁡ 60 ° = - 1 2 p E

U f i n a l = - p E cos ⁡ θ f = - p E cos ⁡ 0 ° = - p E

K i n i c i a l = 0

(pois a partícula é solta);

K f i n a l = 5,00 × 10 - 3   J

Passo 3

Logo,

- 1 2 p E + 0 = - p E + 5,00 × 10 - 3 1 2 p E = 5,00 × 10 - 3 ⟹ Q = 1,00 × 10 - 2 E a

Substituindo os dados:

Q = 1,00 × 10 - 2 600 0,300 ≈ 56   μ C

Resposta

A carga é 56   μ C .

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