Física 2 - UFF; P1 de 2019.2
14 - Quatro partículas carregadas são fixadas sobre os vértices de um quadrado de lado a, como mostrado na figura abaixo. Duas delas possuem carga e as outras duas possuem carga . Este quadrado encontra-se sobre o plano XY, com seu centro sobre a origem e seus lados paralelos aos eixos X e Y. O eixo Z é perpendicular ao plano do quadrado e passa por seu centro. Sobre essa situação, assinale a alternativa CORRETA:
- O campo elétrico resultante produzido pelas quatro partículas tem a mesma intensidade em todos os pontos do eixo X.
- O trabalho realizado pela força elétrica ao trazer as quatro partículas do infinito até a configuração indicada na figura é nulo.
- O campo elétrico resultante produzido pelas quatro partículas é nulo em todos os pontos do eixo Z.
- A força elétrica resultante sobre qualquer uma das partículas devido às outras três é nula.
- Uma partícula carregada abandonada do repouso sobre o centro do quadrado entrará em movimento devido à ação de uma força elétrica.
Passo 1
Vamos analisar item a item aqui, ok? Mas já adianto que a verdadeira é a letra C! Vejamos o porquê:
Em cima do eixo Z, qualquer ponto estará equidistante das 4 partículas, além disso, se observamos o diagrama de campo elétrico que cada partícula faz sobre um ponto qualquer...
Onde os vermelhos são os resultados das positivas e as azuis das negativas (as azuis estão complicadas de ver por estar em perspectiva). Mas se você somar as azuis e as vermelhas, vai obter...
Onde dá para ver que de fato elas vão se cancelar tornando o campo nulo.
Passo 2
A letra A está falsa, pois ao contrário do eixo , o eixo não possui pontos equidistantes (de mesma distância) das cargas, tirando o ponto , claro. Então por isso, vai existir campo elétrico.
Ora, sabemos que o trabalho é dado por , onde é a carga existente no local. A letra B está errada, pois a primeira carga , não gasta trabalho por não existir carga nenhuma no local, mas se você inserir ou a outra ou vai ter trabalho. A terceira e a quarta também!
A letra D está errada, pois a força elétrica depende da carga total já existente , e as outras 3 se você escolher e se você escolher . Conclusão, sempre existirá uma carga a mais atrapalhando e fazendo ter força resultante.
A letra E está errada simplesmente porque a C está certa hahha. Não existe campo no eixo , nem mesmo na origem.
Resposta
Letra C.