Explique em palavras:
Faça um paralelo entre a lei de Coulomb e a lei da gravitação de Newton. Quais as semelhanças e diferenças?
Faça um paralelo entre a lei de Coulomb e a lei da gravitação de Newton. Quais as semelhanças e diferenças?
Passo 1
O enunciado pede para fazermos um paralelo entre a lei de Coulomb (força entre cargas elétricas) e a lei da gravitação de Newton (força entre massas). O conteúdo é Física básica de interações fundamentais, e vamos precisar conhecer:
- As formas matemáticas de cada lei.
- O significado das constantes envolvidas.
- A natureza dos “cargas” elétricas versus das massas.
- A direção (vetor) e o princípio da superposição.
Passo 2
Escrevemos as duas leis em forma vetorial, destacando a dependência de
.
A lei de Coulomb é
A lei de Coulomb é
onde
e
são as cargas,
a distância e
o versor de 1 em direção a 2.
A lei de gravitação de Newton é
A lei de gravitação de Newton é
onde
e
são as massas,
a constante gravitacional e o resto análogo.
Passo 3
Comparando as constantes
e
:
-
(muito grande, força elétrica forte). -
(muito pequeno, gravitação fraca).
Ambas têm dimensão de força vezes distância ao quadrado dividida por produto de “cargas” ou “massas”.
Passo 4
Natureza da interação e sinal:
- Na lei de Coulomb,
pode ser positivo (atração) ou negativo (repulsão). - Na gravitação,
sempre, logo a força é sempre atrativa.
Além disso, cargas elétricas podem se anular mutuamente; massas não se cancelam.
Passo 5
Vetorialidade e superposição:
- Em ambas as leis, a força resultante sobre uma partícula é a soma vetorial das contribuições de cada outra partícula isolada (princípio da superposição).
- O fato de depender de
faz com que a força aponte ao longo da linha que une os dois corpos.
Resposta
Semelhanças:
- Dependência de
. - Forma vetorial
. - Princípio da superposição válido em ambas.
Diferenças:
- Natureza da fonte: cargas elétricas (positivas e negativas) versus massas (sempre positivas).
- Sinal da interação: Coulomb pode atrair ou repelir; gravitação só atrai.
- Ordens de magnitude das constantes (
imensa, diminuta).