(1.0 pontos) Discuta as semelhanças e diferenças entre as forças gravitacional e elétrica.
Justifique sua resposta:
Passo 1
O enunciado pede para compararmos as forças gravitacional e elétrica, apontando semelhanças e diferenças. Para isso vamos usar a forma das leis de Newton e de Coulomb, os conceitos de força central, conservativa e o fato de cada uma depender de uma “carga” (massa ou carga elétrica).
Passo 2
Semelhanças
Ambas são forças de campo central e conservativas que obedecem à lei do inverso do quadrado da distância. Em particular, para duas massas ,
e duas cargas
,
separadas por
:
Ambas são forças de campo central e conservativas que obedecem à lei do inverso do quadrado da distância. Em particular, para duas massas
Além disso:
- Princípio da superposição vale para ambas: a força resultante é soma vetorial das contribuições individuais.
- São conservativas: existe energia potencial associada,
e .
Passo 3
Diferenças
- Natureza da interação
- Gravitacional: sempre atrativa, pois
. - Elétrica: pode atrair ou repelir, pois sinais de
e podem ser iguais ou opostos.
- Gravitacional: sempre atrativa, pois
- Constantes e intensidade
-
torna muito fraca no nível atômico. -
faz muito mais intensa em escalas microscópicas.
-
- Origem física
- Gravitacional: decorre da massa, que só é positiva.
- Elétrica: decorre da carga, que pode ser positiva ou negativa.
- Campos e alcance
- Ambas têm longo alcance (inverso do quadrado), mas no meio material a força elétrica pode ficar “telada” (efeito de blindagem), o que não ocorre com a gravitacional.
Resposta
A força gravitacional e a elétrica são ambas centrais, conservativas e seguem a lei do inverso do quadrado da distância; ambas obedecem ao princípio da superposição e têm energia potencial proporcional a
. Diferem porque a força gravitacional é sempre atrativa e muito mais fraca (constante
), enquanto a força elétrica pode atrair ou repelir (sinal de
) e é muito mais intensa (constante
); além disso, cargas podem ser “teladas” em meios materiais, o que não acontece com a gravidade.