Questão 14 - Duas cargas puntiformes de valores Q1
e Q2
estão a uma distância de 5 cm. Qual é a força elétrica entre elas? Determine também se ela é repulsiva ou atrativa.
Passo 1
O enunciado nos dá três informações claras e pede duas coisas. Informações:
-
. -
. - Distância entre as cargas:
.
O que é pedido:
- Calcular a força elétrica entre as cargas (valor numérico da intensidade).
- Dizer se essa força é repulsiva ou atrativa.
Passo 2
Converter todas as quantidades para unidades do Sistema Internacional (SI), porque a fórmula da força elétrica usa coulombs e metros.
- Para carga:
. Portanto - Para distância:
. Portanto
Passo 3
Apresentar a lei que vamos usar (Lei de Coulomb) e explicar cada símbolo. A intensidade da força elétrica entre duas cargas puntiformes é dada por:
Onde:
-
é a intensidade da força (em ), -
é a constante eletrostática (constante de Coulomb), , -
é o valor absoluto do produto das cargas (em ), -
é a distância entre as cargas (em ).
Nota didática rápida: usamos o valor absoluto
aqui porque essa fórmula dá a intensidade (módulo) da força. O sinal do produto
determina se a força é atrativa (produto negativo) ou repulsiva (produto positivo) — explico isso depois.
Passo 4
Calcular passo a passo os termos numéricos.
- Produto das cargas (valor absoluto):
- Quadrado da distância:
- Agora aplicar na fórmula com
:
Calculemos o numerador primeiro:
Agora dividir por
:
Para um cálculo rápido de prova sem muita precisão, pode-se usar
que dá
ou seja, o mesmo resultado arredondado.
Passo 5
Determinar se a força é repulsiva ou atrativa. Isso depende do sinal do produto
:
-
, que é negativo.
Quando o produto das cargas é negativo, as cargas têm sinais opostos e a força é atrativa (elas se atraem).
Explicação simples: cargas de sinais iguais se repelem; cargas com sinais opostos se atraem. Aqui
é positiva e
é negativa, logo atração.
Observação física útil: a força sobre
aponta na direção de
; a força sobre
aponta na direção de
. As duas forças têm mesmo módulo e sentidos opostos (terceira lei de Newton).
Resposta
Atrativa