Ajuste Fino para Equilíbrio: Mantendo a configuração do item (i), suponha que modificamos a massa do material testado, dobrando o seu valor para
. Determine qual deve ser o ajuste fino vertical
no suporte direito para manter o equilibrio no sistema. (Considere
). Neste aparato, do lado esquerdo, a uma distância
do pivô, temos uma regiâo com um campo elétrico constante, vertical e para cima, no valor de
. Sob ação deste campo elétrico, existe um local fixo na barra onde podemos colocar um dos seguintes porta-amostras:
- Porta-amostras 1: massa
, contendo uma carga
.
- Porta-amostras 2: massa
, contendo uma carga
.
- Porta-amostras 3: massa
, contendo uma carga
.
A uma distância
do pivô, que pode ser ajustada entre
e
, existe a possibilidade de acoplarmos um outro porta-amostras de massa
, dentro do qual colocamos o objeto cuja carga elétrica adquirida desejamos mensurar.
Este suporte direito pode, além de ser ajustado na horizontal (
), também ser elevado verticalmente (
) de 0 cm até
, sem que isso altere a perpendicularidade das forças em relação à barra para o cálculo do torque. Abaixo do material testado no suporte direito, a uma distância vertical inicial
(quando
), encontra-se uma carga elétrica pontual fixa
. A posiçāo horizontal desta carga
acompanha a do suporte direito, mantendo-se sempre diretamente abaixo da amostra.
Passo 1
O enunciado pede calcular o ajuste fino vertical
necessário para manter o equilíbrio depois de dobrar a massa da amostra testada (
g), mantendo a mesma configuração do item (i) (mesmo porta-amostra do lado esquerdo, mesma posição horizontal
do lado direito e mesma carga da amostra testada).
Passo 2
Para determinar
seria preciso escrever o equilíbrio de torques em torno do pivô, incluindo:
– torque elétrico e peso do porta-amostra escolhido no braço esquerdo (dados de e
do item (i));
– torque peso e força elétrica coulombiana entre a carga fixa e a carga da amostra testada (que depende da distância vertical, ou seja, de
), usando a posição horizontal
fixada em (i).
– torque elétrico e peso do porta-amostra escolhido no braço esquerdo (dados de
– torque peso e força elétrica coulombiana entre a carga fixa
Passo 3
Nenhum desses valores (qual porta-amostra do lado esquerdo foi usado, o valor numérico de
ajustado em (i) nem a própria carga da amostra testada) foi fornecido no enunciado atual. Sem eles, não se pode montar a equação de torques nem isolar
.
Resposta
Não é possível calcular
porque faltam dados essenciais da configuração do item (i): qual porta-amostra foi empregado à esquerda, o valor de
escolhido e a carga da amostra testada.