PUC, Física 4, P1 2017.1, 1
A lei de conservação da carga para sistemas abertos (equação da continuidade) é
representada pela equação
Dê o significado convencional dos termos dessa equação.
Passo 1
Nessa questão o único objetivo é determinar o significado físico de cada termo da fórmula, dessa forma, vamos definir os seus significados e já ir para a próxima questão
Passo 2
Esse termo podemos deduzir pela própria definição de derivada, pensa no seguinte, a derivada não é uma taxa de variação? Temporal na maioria das vezes? Então o termo só pode representar uma taxa que nesse caso é uma taxa temporal de variação da carga, nesse caso consideramos essa taxa de variação ocorrendo em um volume V determinado. E pensa comigo, qual a unidade de variação de carga por tempo?
Não é coulomb/tempo?
Isso representa uma intensidade de corrente elétrica, que é exatamente a unidade desse termo.
Passo 3
O segundo termo pode ser facilmente entendido da seguinte forma
É a nossa densidade de corrente elétrica, e sabemos que sua fórmula é que representa a corrente elétrica por unidade de área. Como aqui estamos falando do vetor ele indica a densidade de corrente que atravessa a superfície.
Passo 4
Mas pensa no seguinte, se e estamos, nesse caso, multiplicando o nosso j por um estamos calculando a intensidade de corrente elétrica, certo?
Então o nosso termo
Representa o fluxo de cargas na superfície S, e nesse caso é negativo pois consideramos o fluxo como entrando na nossa superfície, dessa forma damos um macete para que fique bem gravado cada termo dessa fórmula.
Resposta
a)
b)
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