Dada a configuração de cargas abaixo:
Onde:
Calcule e desenhe as forças aplicadas a carga .
Passo 1
Bom pessoal, vamos começar relembrando a fórmula da força elétrica em módulo:
A força elétrica depende das cargas elétricas e da distância entre elas.
Passo 2
Nesse caso, como temos mais de cargas, teremos uma força resultante na carga que depende da força que a carga fará na carga :
E da força que a carga fará na carga :
Da seguinte forma:
Passo 3
Vamos substituir os valores que foram dados no enunciado!
Vamos substituir a constante eletrostática :
Colocando nas equações, desejamos calcular apenas os módulos:
Agora substituindo as cargas:
Colocando nas equações:
Pensando em módulo, os valores negativos se tornam positivos
Passo 4
Agora vamos falar sobre as distâncias, olhando apenas para as cargas e :
Veja que com as coordenadas, formamos um triângulo retângulo com a distância total entre as cargas e .
Através do Teorema de Pitágoras, sabemos que em um triângulo retângulo soma dos quadrados dos catetos é igual ao quadrado da hipotenusa. Calma, eu vou te explicar quem é cada um, olha:
Os catetos são os lados do triângulo que formam um ângulo de , no nosso caso, eles são:
Enquanto a hipotenusa é o lado do triângulo oposto ao ângulo de 90°:
Então o Teorema de Pitágoras nos diz que:
Calculando essas parcelas ao quadrado:
Então a distância entre as cargas ao quadrado é igual a:
Essa distância ao quadrado é exatamente o que precisamos colocar na equação:
Pensando agora na distância entre a carga e a carga , temos:
Aplicando o Teorema de Pitágoras, teremos a distância ao quadrado:
Então:
Aplicando na equação:
Passo 5
Vamos fazer esses cálculos:
Multiplicando os números e dividindo pelo denominador temos:
Então a primeira força é:
Isso é igual a:
Enquanto a multiplicação e a divisão da segunda força resultam em:
Então o módulo da segunda força será igual a:
Passo 6
Agora que sabemos os módulos das forças, como as cargas e são negativas, enquanto a carga é positiva, teremos que as duas forças que calculamos são atrativas:
Percebe comigo que como a carga está mais distante, a força que ela aplica em é menor.
Resposta
As forças são:
Nas direções: