Considere a constante eletrostática
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Uma barra carregada atrai fragmentos de cortiça que, assim que a tocam, são violentamente repelidos. Explique a causa disto.
Uma barra carregada atrai fragmentos de cortiça que, assim que a tocam, são violentamente repelidos. Explique a causa disto.
Passo 1
Então, vamos lá! A questão nos apresenta uma constante eletrostática $ k = \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} = 8,99 \times 10^{9} , \mathrm{N} \cdot \mathrm{m}^{2} / \mathrm{C}^{2} $. Temos uma barra carregada que inicialmente atrai fragmentos de cortiça, mas assim que esses fragmentos tocam a barra, eles são violentamente repelidos. Vamos explorar o que está acontecendo aqui usando conceitos de eletrostática, como carga elétrica, indução e transferência de cargas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender por que a barra carregada atrai os fragmentos de cortiça. A barra carregada possui um excesso de carga elétrica, que pode ser positiva ou negativa. Quando a barra se aproxima dos fragmentos neutros de cortiça, ela induz uma separação de cargas nos fragmentos. Isso significa que as cargas opostas à da barra ficam mais próximas dela, criando uma atração.
Passo 3
Agora, por que os fragmentos são repelidos após tocarem a barra? Quando um fragmento de cortiça toca a barra carregada, ocorre transferência de cargas. Se a barra for carregada positivamente, os elétrons (cargas negativas) da cortiça serão atraídos para a barra, deixando o fragmento com uma carga positiva. Da mesma forma, se a barra for negativa, os elétrons da barra irão para o fragmento, tornando-o negativamente carregado.
Passo 4
Depois dessa transferência de cargas, tanto a barra quanto o fragmento terão cargas do mesmo tipo (ambos positivos ou ambos negativos). Como cargas iguais se repelem, a barra passa a repelir o fragmento que estava inicialmente sendo atraído.
Passo 5
Resumindo: A barra carregada inicialmente atrai os fragmentos neutros por indução de cargas opostas. Quando o fragmento toca a barra, ocorre transferência de cargas, fazendo com que ambos tenham cargas iguais, o que resulta na repulsão.
Resposta
A transferência de cargas entre a barra e os fragmentos faz com que ambos fiquem com cargas iguais, levando à repulsão após o contato.