Exercícios Resolvidos de Campo Elétrico Uniforme

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Enunciado

Soltam-se simultaneamente três bolas a partir da mesma altura do chão. As bolas têm a mesma quantidade de carga negativa, mas têm massas diferentes: 1   k g , 2   k g e 3   k g . Além do campo gravitacional da Terra, há um campo elétrico uniforme dirigido verticalmente para baixo. Suponha que a resistência do ar pode ser desprezada e que as bolas estão afastadas uma da outra o suficiente para se desprezar a influência de uma sobre a outra. Qual bola terá a maior velocidade ao atingir o solo?

a) a bola de 2   k g .

b) a bola de 3   k g .

c) a bola de 1   k g .

d) as três bolas terão a mesma velocidade ao atingir o chão.

e) impossível responder sem se conhecer a intensidade do campo elétrico.

Passo 1

Eai pessoal, beleza?

Esse exercício é um probleminha de física 1 disfarçado de física 3. Vamos considerar as forças agindo na bolinha:

Temos o peso m g para baixo e a força elétrica F = E Q agindo para cima. Por que essa forma é para cima?

Como as cargas são negativas, a força elétrica será oposta ao campo. Como campo é vertical e para baixo, a força será para cima! Além disso, como o campo é uniforme, a força será constante. Logo, tanto o peso como a força elétrica são constantes no problema, o que nos ajuda bastante!

Passo 2

Como as bolinhas caem, a resultante é para baixo. Vamos escrever a segunda lei de Newton para o problema:

m a = m g - E Q

Logo,

a = g - E Q m

Como as cargas são iguais para as três bolinhas, apenas a massa vai importar! Quanto maior a massa, menor será o fator E Q / m , de modo que maior será a aceleração.

Portanto,

m 1 > m 2 > m 3 → a 1 > a 2 > a 3

Com isso, a massa mais pesada será aquela com maior aceleração e, portanto, com maior velocidade quando atingir o solo. Pode assinalar a alternativa B sem medo de ser feliz!

Resposta

Alternativa B.

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