UFRJ – Física 3 2020.2 – P1 – Questão 37
Duas esferas condutoras são suspensas por meio de fios isolantes idênticos e neutros de comprimento . A aceleração da gravidade local tem módulo igual a . Sabendo que as duas esferas possuem a mesma carga e a mesma massa , e que o sistema está em equilíbrio quando o ângulo entre os fios vale , podemos afirmar que satisfaz a relação:
Escolha uma:
Passo 1
Fala galera, tudo bem? Vou ajudar você a resolver essa questão de prova, vamos começar?
Aqui temos um sistema em equilíbrio, então a força resultante sobre esse sistema deve ser zero. Com isso temos que a componente vertical da tensão no fio equilibra a força peso, enquanto que a componente horizontal equilibra a força eletrostática. Lembrando que essas massas tem mesma carga, então a força entre elas é de repulsão.
Beleza?
Passo 2
Com isso podemos equacionar essas quatro forças assim:
E sabendo também que a componente vertical é proporcional ao cosseno de , e que a componente horizontal vai com o seno, temos o seguinte sistema:
E podemos substituir a primeira equação na segunda:
E temos a seguinte expressão:
E agora podemos trabalhar um pouco com ela! Vamos lá?
Temos que , e que , daí temos:
E isolando temos:
Tranquilo?
E analisando as alternativas, a correta é a (d).
Espero ter ajudado!