Uma carga
está fixa num ponto
do espaço. Uma segunda carga
e de peso
só pode se deslocar na vertical que passa por O . O meio é o vácuo. a) Q estará em equilíbrio acima ou abaixo de
? b) No equilíbrio, qual a distância entre
e q?
Passo 1
O enunciado diz que temos uma carga fixa
em
e outra carga
de peso
que só pode mover-se verticalmente passando por
. Precisamos decidir se o ponto de equilíbrio de
fica acima ou abaixo de
e, em seguida, calcular a distância
entre as cargas no equilíbrio. O conteúdo envolve equilíbrio de forças (peso e força eletrostática) e a lei de Coulomb.
Passo 2
Analisando a direção da força eletrostática: ambas as cargas são positivas, logo elas se repelem. Se
fica acima de
, a força de repulsão age para cima, contrapondo-se ao peso que age para baixo. Se
fica abaixo de
, a repulsão age para baixo, somando-se ao peso, sem possibilitar equilíbrio. Portanto, o equilíbrio só ocorre com
acima de
.
Passo 3
No equilíbrio, a intensidade da força eletrostática vale exatamente o peso. Pela lei de Coulomb,
onde
. Logo impomos
Passo 4
Isolando
, temos
Substituindo os valores:
Resposta
(a) Acima de
.
(b) .
(b)