Uma pequena esfera recebe uma carga de
, e outra esfera de diâmetro igual, localizada a 20 cm de distâncía, recebe uma carga de
.
a. Qual a força de atração entre elas?
b. Colocando as esferas em contato e afastando-as 5 cm , determine a nova força de interação elétrica entre elas.
a. Qual a força de atração entre elas?
b. Colocando as esferas em contato e afastando-as 5 cm , determine a nova força de interação elétrica entre elas.
Passo 1
O enunciado dá duas pequenas esferas puntiformes, cada uma com diâmetro igual. A primeira recebe carga
e a segunda
. Inicialmente estão a
. Pedem (a) a força de atração inicial e (b) a força após colocá-las em contato, separá-las e afastá-las para
. O conteúdo aqui é a Lei de Coulomb para cargas puntuais e a redistribuição de carga em contato de esferas idênticas.
Passo 2
Para a força inicial usamos a Lei de Coulomb:
onde
,
Calculando o módulo do produto das cargas e dividindo por
:
Passo 3
Como as cargas são de sinais opostos, a interação é de atração. Logo,
Passo 4
Ao colocarmos as esferas em contato, as cargas se redistribuem igualmente, pois têm mesmo raio e, portanto, mesma capacidade. A carga total é
cada esfera ficará com
Passo 5
Separando-as agora para
, a força passa a ser repulsiva (ambas positivas) e vale
Calculando:
Resposta
(a)
de atração.
(b) de repulsão.
(b)