(FUVEST) Duas partículas eletricamente carregadas
cada uma são colocadas no vácuo a uma distância de 30 cm , onde
.
A força de interação entre essas cargas é:
a) de repulsão e igual a
.
b) de repulsão e igual a
.
c) de atração e igual a
.
d) de atração e igual a
.
A força de interação entre essas cargas é:
a) de repulsão e igual a
b) de repulsão e igual a
c) de atração e igual a
d) de atração e igual a
Passo 1
O enunciado nos dá duas partículas com cargas elétricas iguais e pede a força de interação entre elas. Informações relevantes fornecidas:
- Cargas:
. - Distância entre as cargas:
. - Constante eletrostática no vácuo:
.
O que o enunciado pergunta: - Qual é o módulo e o sentido (atração ou repulsão) da força de interação entre essas cargas?
As alternativas oferecidas são (a), (b), (c) e (d) com valores numéricos e indicação de repulsão/atração.
Passo 2
Apresentar a lei que vamos usar: a Lei de Coulomb para cargas pontuais no vácuo. A fórmula para o módulo da força elétrica entre duas cargas é
onde:
-
é o módulo da força em newtons ( ); -
é a constante eletrostática ( ); -
e são as cargas elétricas em coulombs ( ); -
é a distância entre as cargas em metros ( ).
Regra física importante sobre sentido: cargas de mesmo sinal (ambas positivas ou ambas negativas) se repelem; cargas de sinais opostos se atraem. Como as duas cargas são iguais e positivas, a força será de repulsão.
Passo 3
Calcular o produto das cargas
. Usando os valores dados:
Pode-se deixar também como
.
Passo 4
Calcular o numerador
:
Converter
para forma decimal:
Portanto o numerador vale
(unidade:
, lembrando que depois dividiremos por
em
).
Passo 5
Calcular
e dividir para obter
. A distância ao quadrado é
Então
Fazendo a divisão passo a passo:
Logo o módulo da força é
.
Passo 6
Determinar o sentido (atração ou repulsão): como
e
são ambas positivas (mesmo sinal), a força entre elas é de repulsão.
Resposta
a) de repulsão e igual a