Q 4. Em que a lei de Coulomb é semelhante à lei de Newton da gravitação? Em que elas são diferentes?
Passo 1
O enunciado pede para compararmos as leis de força de Coulomb e de Newton da gravitação. O conteúdo envolvido é o de forças à distância, ambas obedecendo ao inverso do quadrado da distância e descritas por expressões vetoriais que dependem de constantes físicas
e
.
Passo 2
Vamos listar primeiro as semelhanças estruturais entre as duas leis:
- Ambas são forças centrais, ou seja, atuam ao longo da linha que une duas “cargas” (ou massas).
- A magnitude de cada força é proporcional ao produto das grandezas envolvidas e decai como o inverso do quadrado da distância entre os corpos:
- Cada lei pode ser escrita vetorialmente usando o vetor unitário
que aponta de uma partícula para a outra, e ambas obedecem ao princípio da superposição (a força total é soma das forças par a par).
Passo 3
Agora, as principais diferenças entre as duas leis:
- Sinal da força
– Lei de Newton: sempre atrativa, pois massas são positivas.
– Lei de Coulomb: pode ser atrativa ou repulsiva, dependendo dos sinais das cargas (ou repelem, atraem). - Constantes físicas
– Gravitação:.
– Eletrostática: - Intensidade
– A força eletrostática é cerca devezes mais forte que a gravitacional para partículas elementares. - Natureza da fonte
– Massa: sempre positiva, sem “blindagem” possível.
– Carga: positiva ou negativa, podendo haver neutralização e blindagem eletrostática. - Alcance e blindagem
– Gravitação não pode ser bloqueada ou neutralizada.
– Força de Coulomb pode ser praticamente anulada em materiais condutores ou dielétricos por redistribuição de cargas.
Resposta
Semelhanças:
- Ambas são forças centrais, seguem lei do inverso do quadrado e obedecem superposição.
Diferenças:
- Sinal: gravitação sempre atrativa; Coulomb pode atrair ou repelir.
- Constantes:
versus . - Intensidade: eletrostática muito mais forte que gravitacional.
- Massa só positiva; carga pode ser positiva ou negativa.
- Blindagem: cargas podem ser neutralizadas; massa não.