Quando uma carga elétrica é abandonada em repouso em uma região com campo elétrico, desprezando os efeitos da gravidade e de quaisquer forças dissipativas, podemos dizer que:
A) A carga sofrerá a ação de um trabalho resistente pela força elétrica, uma vez que a força surge sobre ela é contrária ao seu deslocamento
B) sua energia cinética aumenta, apesar de sua energia potencial elétrica permanecer constante
C) sua energia cinética permanece constante, já que a força resultante sobre a carga é nula
D) Sua energia potencial decresce enquanto sua energia cinética aumenta, por causa do trabalho motor da força elétrica.
E) sua velocidade mantém-se constante, já que sua energia cinética permanece inalterada.
A) A carga sofrerá a ação de um trabalho resistente pela força elétrica, uma vez que a força surge sobre ela é contrária ao seu deslocamento
B) sua energia cinética aumenta, apesar de sua energia potencial elétrica permanecer constante
C) sua energia cinética permanece constante, já que a força resultante sobre a carga é nula
D) Sua energia potencial decresce enquanto sua energia cinética aumenta, por causa do trabalho motor da força elétrica.
E) sua velocidade mantém-se constante, já que sua energia cinética permanece inalterada.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver essa questão juntos. O enunciado fala sobre o que acontece quando uma carga elétrica é deixada em repouso em uma região com campo elétrico, ignorando a gravidade e forças dissipativas. O conteúdo principal aqui é Eletrostática e vamos precisar entender como as forças elétricas agem sobre cargas e como isso afeta a energia cinética e potencial da carga.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que um campo elétrico
exerce uma força sobre uma carga elétrica
. Essa força pode ser calculada pela fórmula:
Como a carga está inicialmente em repouso, vamos analisar o que acontece depois que ela é liberada.
Passo 3
Quando a carga é liberada, ela começa a se mover devido à força elétrica
. Isso significa que a carga vai acelerar na direção da força aplicada. A aceleração está relacionada com a segunda lei de Newton:
onde
é a massa da carga e
é a aceleração.
Passo 4
Agora, vamos falar sobre energia. Existem dois tipos de energia envolvidos aqui:
- Energia Potencial Elétrica (
): É a energia que a carga tem devido à posição no campo elétrico. - Energia Cinética (
): É a energia do movimento da carga.
Quando a carga começa a se mover, a energia potencial elétrica pode se transformar em energia cinética.
Passo 5
Se a carga está se movendo na direção da força elétrica, o trabalho realizado pela força elétrica está aumentando a energia cinética da carga. A relação entre energia potencial e cinética é dada por:
Isso significa que se a energia potencial diminui, a energia cinética aumenta e vice-versa.
Passo 6
Vamos agora analisar as alternativas:
- A) Fala sobre trabalho resistente, mas na verdade o trabalho da força elétrica está auxiliando o movimento, não resistindo.
- B) Diz que a energia potencial permanece constante, o que não é verdade, pois ela está se transformando em energia cinética.
- C) Afirma que a força resultante é zero, mas temos uma força elétrica atuando, então não é o caso.
- D) Afirma que a energia potencial diminui e a cinética aumenta devido ao trabalho da força elétrica. Isso está correto!
- E) Diz que a velocidade permanece constante, mas a força elétrica está acelerando a carga, então a velocidade aumenta.
Resposta
A alternativa D) está correta: Sua energia potencial decresce enquanto sua energia cinética aumenta, por causa do trabalho motor da força elétrica.