Uma esfera de massa
, eletricamente carregada, está suspensa por um fio. Uma força elétrica age horizontalmente sobre essa esfera, de modo que quando está em repouso, a corda faz um ângulo de
com a vertical. Encontre (a) a intensidade da força elétrica e (b) a tração no fio. Adote sen
.
Passo 1
O enunciado descreve uma esfera de massa
suspensa por um fio, sujeita ao peso
vertical para baixo e a uma força elétrica
horizontal que faz o fio ficar em repouso num ângulo de
com a vertical. Vamos usar equilíbrio estático e decompor as forças nas direções vertical e horizontal.
Passo 2
No diagrama de forças atuam:
– peso apontando para baixo;
– tensão ao longo do fio, fazendo ângulo
com a vertical;
– força elétrica horizontal.
As condições de equilíbrio são
– peso
– tensão
– força elétrica
As condições de equilíbrio são
Passo 3
Da equação vertical
Como
, temos
Logo
Passo 4
Da equação horizontal
Resposta
(a)
(b)
(b)