Para os exercícios de 01 a 07 , considere
(no vácuo) e e
Ao esfregar-se uma moeda com vigor entre os dedos, não irá parecer que este tornou-se carregada por fricção. Por quê?
Ao esfregar-se uma moeda com vigor entre os dedos, não irá parecer que este tornou-se carregada por fricção. Por quê?
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que quando esfregamos uma moeda entre os dedos, a gente não sente ela carregada por fricção. A matéria envolvida é eletrostática: triboeletricidade (geração de cargas por atrito), capacitância de um condutor e vazamento de carga. Para resolver, vamos ver como a fricção gera carga, como ela se distribui na moeda (que é condutora) e calcular a tensão que isso daria – além de entender por que, na prática, essa carga não fica retida.
Passo 2
Quando esfregamos dois materiais, pode rolar transferência de elétrons: um ganha elétrons (fica negativo) e o outro perde (fica positivo). Isso é a triboeletricidade. Mas a moeda é de metal, um bom condutor, então qualquer carga que apareça tende a se espalhar por toda a superfície dela e também se comunicar com seu corpo (por causa do contato direto dos dedos).
Passo 3
Para ver se a gente sentiria algo, calcula o quanto de potencial (tensão) essa carga geraria. A capacitância aproximada de um condutor esférico de raio
é
onde
. Com
,N·m²/C² e
,cm = 0,01 m,
Em metais, a carga típica gerada por fricção é muito pequena, digamos
C. A tensão resultante seria
valor que não causa choques nem aquela sensação de “carrapeta” nos dedos.
Passo 4
Além disso, a moeda está em contato direto com sua pele, que tem umidade e oferece um caminho de baixa resistência para a carga escapar rapidamente para o ar (ou para o próprio corpo). Isso faz com que qualquer carga que apareça seja drenada quase na hora, sem você nem perceber.
Resposta
Não sentimos a moeda carregada porque, apesar de alguma carga até surgir por fricção, ela fica muito pequena (
) e gera uma tensão baixa (
10 V), além de vazar instantaneamente pela umidade da pele e pelo fato de o metal ser condutor, impedindo acúmulo significativo de carga.