Por que a situação a seguir é impossível? Você montou um aparato em seu laboratório. O eixo x é o eixo de simetria de um anel fixo carregado uniformemente de raio R = 0,500 m e carga Q = 50,0 mC (Fig. P20.80). Você colocará uma partícula com carga Q = 50,0 mC e massa m = 0,100 kg no centro do anel e irá dispor de forma que seu movimento se limite apenas ao longo do eixo x. Quando ele for levemente deslocado, a partícula será repelida pelo anel e acelerará ao longo do eixo x. Ela se movimentará mais rápido do que você esperava e irá colidir com a parede oposta de seu laboratório, a 40,0 m/s.
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!
O potencial ao longo do eixo x de um anel de carga de raio R é:
Portanto, o potencial no centro do anel é:
Quando colocamos a carga pontual Q no centro do anel, a energia elétrica potencial do sistema é:
Passo 2
Agora, vamos usar:
Resolva para a velocidade máxima:
Portanto, mesmo se a carga acelerasse até o infinito, só atinge uma velocidade máxima de , por isso não pode bater na parede do seu laboratório a .
Resposta
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