Uma partícula
, o núcleo de hélio, tem massa de
e uma carga de
. Quais são o módulo e a direção do campo elétrico que equilibrará o seu peso?
Passo 1
O enunciado fala de uma partícula α (núcleo de hélio) com massa
e carga
. Queremos encontrar o campo elétrico
que gera uma força elétrica que equilibre o peso dessa partícula. O conteúdo da matéria é força elétrica em um campo uniforme, dada por
, e equilíbrio de forças (força elétrica igual e oposta ao peso
).
Passo 2
Em equilíbrio estático, a força elétrica para cima deve ter o mesmo módulo do peso para baixo, logo
onde
é o módulo do campo elétrico e
é a aceleração gravitacional.
Passo 3
Isolando
, temos
Substituindo
,
e
,
Passo 4
Como a partícula α é positivamente carregada, a força elétrica
aponta na mesma direção de
. Para que essa força seja para cima (eponha o peso para baixo), o campo deve apontar para cima.
Resposta
O módulo do campo elétrico é
e sua direção é para cima.