(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 m1, m2 e duas cargas q1, q2 separadas por r:
Fg = G,m1,m2r^2, Fe = k,q1,q2r^2
Além disso:
  • Princípio da superposição vale para ambas: a força resultante é soma vetorial das contribuições individuais.
  • São conservativas: existe energia potencial associada, Ugpropto -1/r e Uepropto pm1/r.

Passo 3

Diferenças
  1. Natureza da interação
    • Gravitacional: sempre atrativa, pois m1,m2>0.
    • Elétrica: pode atrair ou repelir, pois sinais de q1 e q2 podem ser iguais ou opostos.
  2. Constantes e intensidade
    • Gapprox6,67times10^-11,N,m^2/kg^2 torna Fg muito fraca no nível atômico.
    • kapprox9times10^9,N,m^2/C^2 faz Fe muito mais intensa em escalas microscópicas.
  3. Origem física
    • Gravitacional: decorre da massa, que só é positiva.
    • Elétrica: decorre da carga, que pode ser positiva ou negativa.
  4. 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 1/r. Diferem porque a força gravitacional é sempre atrativa e muito mais fraca (constante G), enquanto a força elétrica pode atrair ou repelir (sinal de q) e é muito mais intensa (constante k); além disso, cargas podem ser “teladas” em meios materiais, o que não acontece com a gravidade.

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