No Quadro , duas esferas condutoras idênticas e carregadas, e , possuem a mesma
quantidade de carga e têm o mesmo sinal. As esferas são separadas por uma distância ; e a esfera exerce uma força eletrostática sobre a esfera que tem uma magnitude . Uma terceira esfera, , presa a uma haste isolante é introduzida no Quadro . A esfera é idêntica as esferas e , exceto por inicialmente estar carregada com o dobro da carga de . A esfera toca primeiro a esfera , no quadro , e depois toca a esfera , no quadro , e é finalmente removido no Quadro .
Determine a magnitude da força eletrostática que a esfera exerce sobre a esfera no Quadro 4.
Passo 1
No primeiro momento as esferas e têm a mesma carga . A força entre as duas é dada por
Agora vamos ver qual seria as cargas finais nessas esferas e comparar a força final com essa força inicial.
Passo 2
- Contato da esfera com a esfera
Agora vamos colocar a esfera em contato com a esfera .
Inicialmente a esfera tem carga (como havíamos falado) e a esfera tem carga (dobro da carga inicial de , segundo o enunciado).
Como as duas esferas são iguais a carga final das duas ao final do processo é igual, assim a carga inicial total das duas se dividirá igualmente entre as duas, ou seja
Cada uma terá carga .
Passo 3
- Contato da esfera com a esfera
Agora vamos colocar a esfera em contato com a esfera .
Inicialmente a esfera tem carga (como havíamos falado) só que a esfera tem carga depois de ter tido contato com a esfera (no passo anterior)
De novo as duas esferas são iguais e a carga total inicial das duas se dividirá igualmente entre as duas
Cada uma terá carga .
Passo 4
Agora a carga é dada por
E a carga
Assim a força entre as duas será
Só que é a nossa força inicial . Assim
Resposta
(A)