Considere duas pequenas esferas condutoras iguais, separadas pela distância
. Uma delas possui carga Q1
e a outra Q2
. a) calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva. b) a seguir, as esferas são colocadas em contato uma com a outra e recolocadas em suas posições originais. Para esta nova situação, calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva.
Passo 1
O enunciado dá duas pequenas esferas idênticas, separadas por
, com cargas iniciais
O conteúdo envolvido é a Lei de Coulomb para a força elétrica entre cargas pontuais e, na segunda parte, o compartilhamento de carga em dois condutores idênticos em contato.
Passo 2
Para a parte (a), usamos a Lei de Coulomb:
onde
. Substituindo
segue
Como o produto
é negativo, a força é atrativa.
Passo 3
Para a parte (b), ao colocar as esferas em contato, a carga total
é repartida igualmente entre as duas (mesmo potencial e esferas idênticas), gerando em cada uma
Passo 4
Agora ambas têm carga
e a força fica
Ambas as cargas são positivas, logo a força é repulsiva.
Resposta
(a)
, atrativa.
(b) , repulsiva.
(b)