Um campo elétrico uniforme de módulo E=1,5 \times 10^{4} \mathrm{~N} / \mathrm{C} aponta verticalmente para cima. Qual a força sobre uma carga de -4,0 \mu \mathrm{C} colocada nesse campo?

Passo 1

O enunciado apresenta um campo elétrico uniforme de módulo E = 1,5 \times 10^{4}\,\mathrm{N/C} apontando verticalmente para cima e pede a força sobre uma carga q = -4,0\,\mu\mathrm{C} colocada nesse campo. O conteúdo da matéria é a força elétrica em um campo uniforme, dada pela lei
\vec{F} = q\,\vec{E}.

Passo 2

Primeiro convertemos a carga para coulombs:
q = -4,0\,\mu\mathrm{C} = -4,0 \times 10^{-6}\,\mathrm{C}.
Em seguida, usando a fórmula vetorial, temos
\vec{F} = q\,\vec{E}.

Passo 3

Calculamos a magnitude da força:
|\vec{F}| = |q|\,E = \bigl(4,0 \times 10^{-6}\bigr)\,\bigl(1,5 \times 10^{4}\bigr) = 6,0 \times 10^{-2}\,\mathrm{N}.

Passo 4

Como q é negativa e \vec{E} aponta para cima +\hat{\jmath}, a força resultante aponta para baixo, isto é, no sentido -\hat{\jmath}. Em forma vetorial:
\vec{F} = -6,0 \times 10^{-2}\,\mathrm{N}\,\hat{\jmath}.

Resposta

\displaystyle \vec{F} = -6,0 \times 10^{-2}\,\mathrm{N}\,\hat{\jmath} (ou seja, 0,060\,\mathrm{N} para baixo).

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