Considere um trem em movimento, onde o atrito entre as rodas metálicas e os trilhos gera um acúmulo de carga eletrostática. Suponha que, em um determinado momento, uma carga de
-250 \mu \mathrm{C} esteja em uma seção do trem e uma carga de +250 \mu \mathrm{C} esteja em uma seção próxima dos trilhos.
a) Qual é a força de atração elétrica entre essas duas seções se a distância média entre elas for de 1 m ?
-250 \mu \mathrm{C} esteja em uma seção do trem e uma carga de +250 \mu \mathrm{C} esteja em uma seção próxima dos trilhos.
a) Qual é a força de atração elétrica entre essas duas seções se a distância média entre elas for de 1 m ?
Passo 1
O enunciado dá duas cargas em regiões próximas (uma no trem e outra nos trilhos) e pede a força elétrica de atração entre elas quando a distância média é de
. Dados fornecidos:
A pergunta é: qual a força de atração elétrica entre essas duas seções?
Passo 2
Vamos lembrar a lei que usamos: a força elétrica entre duas cargas puntiformes é dada pela Lei de Coulomb:
Explicando cada termo:
é a intensidade (magnitude) da força em newtons (
);
é a constante eletrostática no vácuo,
;
e
são as cargas em coulombs (
);
é a distância entre as cargas em metros (
). Usamos o valor absoluto
porque nesta etapa queremos a magnitude da força (o sinal da carga só indica atração ou repulsão).
Passo 3
Primeiro converto as cargas de microcoulombs para coulombs. Lembre que
. Então:
Passo 4
Calculo o produto
(para ver a magnitude usamos o valor absoluto):
A magnitude é
Passo 5
Agora aplico a fórmula de Coulomb com
:
Multiplico os coeficientes e somo os expoentes de
:
Portanto
Passo 6
Arredondando para três algarismos significativos (próprio para respostas de prova) obtemos
, ou seja cerca de
. Como as cargas têm sinais opostos, a força é de atração (cada seção atrai a outra ao longo da linha que as liga).