USP, Sem Campus, Física 3, Listas de Física 3 - USP - Lista 1 - Lei de Coulomb, Campo Elétrico, Lei de Gauss, Questão 1b
1) Na figura abaixo, as cargas e estão fixas nas extremidades da barra, que é feita de material isolante. A terceira esfera, de cor cinza, pode correr livremente ao longo da barra, e tem carga elétrica não nula, porém desconhecida.
(b) Em caso afirmativo, seria possível conhecer o sinal de sua carga a partir da posição de equilíbrio? Justifique suas respostas.
Passo 1
Iae, meus queridos! Está com dificuldades nessa questão? Não se preocupe! Estamos aqui para ajudar 😉
Nesse problema, temos três cargas sendo as duas das extremidades fixas e a do meio pode se movimentar livremente entre elas. Foi dado que uma carga possui e a outra e com isso, queremos saber se é possível conhecer o sinal da carga pela posição de equilíbrio.
E aí, tem alguma ideia do que fazer? 🤔
A força entre cargas é explicada pela lei de Coulomb, é dessa lei que surge ditado que diz que os opostos se atraem, assim, cargas de mesmos sinais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem.
Podemos calcular a força entre duas cargas a partir da equação
Tranquilo até aqui? 👀
Passo 2
Portanto, como as cargas das extremidades tem o mesmo sinal, é sim possível encontrar um ponto entre elas que a carga do meio fique em equilíbrio.
Isso porque ambas as cargas ou vão atrair ou vão repelir a carga do meio
Assim, se é a carga da esquerda, a carga do meio e a carga da direita, para ocorrer o equilíbrio, temos que ter a seguinte condição.
Bacana, não é? 😉
Passo 3
Montando as equações e , temos
Igualando as duas equações
Como e , então
Portanto, para obtermos a posição de equilíbrio, basta que a distância entre as cargas e seja vezes maior que a distância entre as cargas e . Logo, não é possível conhecer o sinal da carga .
É isso, espero ter ajudado! Entendeu tudo? Responde Aí! 😎👍
Resposta
Não é possível.