Questão 6)
Uma gota de água de massa
está localizada no ar perto do chão durante um dia de tempestade. Um campo elétrico atmosférico de magnitude
aponta verticalmente para baixo nas proximidades da gota de água. A gota permanece suspensa em repouso no ar. Qual é a carga elétrica na gota?
- Gabarito
Passo 1
O enunciado dá uma gota de água de massa
suspensa no ar, sob um campo elétrico de magnitude
apontando verticalmente para baixo. Como a gota permanece em repouso, vamos usar equilíbrio de forças (segunda lei de Newton em repouso) e a definição da força elétrica
.
Passo 2
Desenhando o diagrama de forças na direção vertical (positivo para baixo):
— Peso: para baixo.
— Força elétrica: para baixo se
, ou para cima se
.
— Peso:
— Força elétrica:
No equilíbrio temos
que em módulo e considerando o sinal dá
Passo 3
Isolando
na equação de equilíbrio,
Passo 4
Substituindo
,
e
: