Checkpoint 1.5.2
Usando seu conhecimento sobre trabalho e energia potencial, determine se a energia potencial de um sistema fechado de duas partículas carregadas com cargas de mesmo sinal aumenta, diminui ou permanece constante quando a distância entre elas aumenta. Repita o raciocínio para duas partículas com cargas de sinais opostos.
Usando seu conhecimento sobre trabalho e energia potencial, determine se a energia potencial de um sistema fechado de duas partículas carregadas com cargas de mesmo sinal aumenta, diminui ou permanece constante quando a distância entre elas aumenta. Repita o raciocínio para duas partículas com cargas de sinais opostos.
Passo 1
O enunciado pede para a gente usar conceitos de trabalho e energia potencial elétrica para verificar como varia a energia potencial de um par de cargas quando a distância entre elas
aumenta. O conteúdo envolvido é a energia potencial eletrostática de Coulomb e seu comportamento em função de
.
Passo 2
A energia potencial eletrostática de duas cargas puntiformes
e
separadas por uma distância
é dada por
onde
é a constante eletrostática.
Passo 3
Para determinar se
aumenta ou diminui quando
cresce, calculamos a derivada
Se
e
têm o mesmo sinal, então
e
. Logo,
diminui conforme
aumenta.
Passo 4
Se
e
têm sinais opostos, então
e
. Nesse caso,
aumenta conforme
aumenta (fica menos negativa, aproximando-se de zero).
Resposta
Para cargas de mesmo sinal: a energia potencial diminui quando a distância aumenta.
Para cargas de sinais opostos: a energia potencial aumenta quando a distância aumenta.
Para cargas de sinais opostos: a energia potencial aumenta quando a distância aumenta.