Duas esferas carregadas, cada uma com um diâmetro de 10 cm e carga de
, estão separadas por uma distância 50 cm . Qual é a magnitude e a direção da força elétrica entre as duas esferas?
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão sobre força elétrica entre duas esferas carregadas. O enunciado nos dá o diâmetro de cada esfera, a carga de cada uma e a distância que as separa. Para resolver isso, vamos usar a Lei de Coulomb, que nos ajuda a calcular a força elétrica entre duas cargas. Precisamos lembrar das unidades e da fórmula correta para não errar nos cálculos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a Lei de Coulomb. Ela diz que a força elétrica (
) entre duas cargas (
e
) é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância (
) entre elas. A fórmula é:
Onde:
-
é a constante de Coulomb, aproximadamente . -
e são as cargas das esferas. -
é a distância entre os centros das duas cargas.
Passo 3
Vamos identificar os valores que temos:
- Diâmetro de cada esfera: 10 cm (não precisamos desse valor para a força elétrica, mas é bom saber).
- Carga de cada esfera (
e ): = . - Distância entre as esferas (
): 50 cm = 0,5 m.
Passo 4
Agora, substituímos esses valores na fórmula da Lei de Coulomb:
Passo 5
Vamos calcular passo a passo:
- Multiplica as cargas:
- Calcula o quadrado da distância:
- Divide o produto das cargas pelo quadrado da distância:
Passo 6
Agora, multiplica pelo valor de
:
Resposta
A magnitude da força elétrica entre as duas esferas é de aproximadamente 0,144 N. Como ambas as esferas têm cargas positivas, a direção dessa força é de repulsão, ou seja, elas se repelem e tentam se afastar uma da outra.