(Lei de Coulomb) Duas cargas puntiformes
e
estão separadas por
no vácuo. Calcule o módulo da força elétrica entre elas e indique o sentido da força sobre
. Resposta:
. Sobre
, a força é atrativa em direção a
.
Passo 1
O enunciado dá duas cargas puntiformes e pede o módulo da força elétrica entre elas e o sentido da força sobre
.
Informações fornecidas:
-
. -
. - Distância entre elas
. - Meio: vácuo (portanto usamos a constante eletrostática do vácuo).
O que nos pedem:
- Calcular o módulo da força elétrica entre as cargas (um número positivo, em newtons).
- Indicar o sentido da força exercida sobre
(para onde aponta).
Passo 2
Apresentar a lei que usamos: a lei de Coulomb para o módulo da força entre duas cargas puntiformes é
Explicando cada símbolo:
-
é o módulo da força elétrica (em newtons, ). -
é a constante eletrostática no vácuo, cujo valor numérico é . -
é o produto das cargas em módulo (em coulombs ); usamos valor absoluto porque queremos o módulo da força. -
é a distância entre as cargas (em metros, ).
Observação didática: usamos o valor absoluto porque o sinal do produto determina atração ou repulsão, mas o módulo da força é sempre positivo.
Passo 3
Converter as cargas de microcoulombs para coulombs:
- Lembrando que
. - Portanto
Passo 4
Calcular o produto das magnitudes das cargas (no numerador da fórmula):
Explicação: multiplicamos os coeficientes
e
para obter
e somamos os expoentes
.
Passo 5
Calcular
:
Explicação:
.
Passo 6
Substituir os valores na fórmula e calcular passo a passo:
Calcule primeiro a fração:
Agora multiplique por
:
Calcule o produto dos coeficientes:
Combine potências de dez:
Portanto
Arredondando com duas casas significativas (coerente com os dados):
Observação didática: aqui mostrei o cálculo sem pular etapas — você pode fazer essas contas na prova com calma: primeiro a fração numerador/denominador, depois multiplicar por
, e por fim ajustar os expoentes.
Passo 7
Determinar o sentido da força sobre
.
Regra física simples: cargas de sinais opostos se atraem; cargas de mesmo sinal se repelem. Como
é positiva e
é negativa, elas têm sinais opostos, portanto a força é atrativa. Conclusão: sobre
a força aponta ao longo da linha que une as cargas, em direção a
.
Resposta
Sobre