Três pequenas esferas, , e têm cargas de mesmo módulo e sinais mostrados abaixo.
Elas são colocadas nos vértices de um triângulo isósceles, sendo a distância entre e igual à distância entre e . As esferas e são mantidas fixas no lugar, mas a esfera é livre para se mover sobre uma superfície sem atrito.
Que trajetória aproximada ou ) a esfera seguirá após ser solta?
A;
B;
C;
D;
E;
Passo 1
Bom, para conseguirmos analisar a trajetória da esfera , vamos olhar para dois momentos: o primeiro momento é o instante em que a esfera é solta no ponto inicial e o segundo momento corresponde ao que acontece um pouco após a carga se mover, ok?
Para analisar cada momento, vamos traçar a força resultante que age sobre a esfera .
- Primeiro momento:
Vamos então olhar o que acontece assim que a esfera é liberada:
Como as esferas e possuem o mesmo sinal, a força de interação entre as mesmas será de repulsão. Já a esfera possui carga com sinal oposto, assim a força entre e será de atração.
Como as esferas e possuem cargas de mesmo módulo e estão inicialmente à mesma distância da esfera , os módulos dessas forças serão iguais.
Dessa forma, de acordo com o sentido da força resultante, a esfera irá se deslocar inicialmente para a direita. Nos deixando as opções C e D.
Passo 2
- Segundo momento:
Vamos ver o que acontece agora após a esfera se deslocar ligeiramente para direita.
Agora a distância entre as esferas e é maior do que a distância entre as esferas e , logo:
Assim, a força resultante agora aponta diagonalmente com a componente vertical apontando para baixo. Assim, a trajetória da carga será desviada suavemente para baixo conforme a mesma se deslocar para a direita.
Dessa forma, a carga seguirá a trajetória D após ser solta.
Resposta
D;