Enunciado

Revisão. Uma mola leve não tensionada tem comprimento d. Duas partículas idênticas, cada uma com carga q, estão conectadas às extremidades da mola. As partículas são mantidas estacionárias, separadas por uma distância d e, depois, liberadas simultaneamente. Então, o sistema oscila sobre uma mesa horizontal e sem atrito. A mola tem atrito cinético interno, de modo que a oscilação é amortecida. Finalmente, as partículas param de vibrar quando a distância que as separa é 3d. Suponha que o sistema da mola e das duas partículas carregadas seja isolado. Determine o aumento na energia interna na mola durante as oscilações

Passo 1

E aiii gente, tudo bom com vocês?

Então vamos resolver essa questão bem legal aqui e passo a passo pra gente tirar 10 na provinha!

Vamo lá!

A energia potencial elétrica original é:

U e = q V = q k e q d

Na configuração final temos equilíbrio mecânico. A mola e as forças eletrostáticas em cada carga são:

F mola  + F carga  = - k 2 d + q k e q ( 3 d ) 2 = 0

Então,

k = k e q 2 18 d 3

Na configuração final, a energia potencial total é:

1 2 k x 2 + q V = 1 2 k e q 2 18 d 3 ( 2 d ) 2 + q k e q 3 d = 4 9 k e q 2 d

A energia que falta deve ter se tornado energia interna, pois o sistema está isolado:

Δ U + Δ E int  = 0 4 k e q 2 9 d - k e q 2 d + Δ E int  = 0 → Δ E int  = 5 k e q 2 9 d

Resposta

5 k e q 2 9 d

Ver Outros Exercícios desse livro