Questão:
Descreva a Lei de Coulomb. (1,0 ponto)
Descreva a Lei de Coulomb. (1,0 ponto)
Passo 1
O que o enunciado pede: “Descreva a Lei de Coulomb.”
Informações relevantes que precisamos fornecer para uma boa resposta: definir a lei em forma matemática, explicar o que cada símbolo significa, indicar o sentido (atração/repulsão), informar o valor/expressão da constante envolvida e mencionar o princípio da superposição (como combinar forças de várias cargas). Nada mais é pedido explicitamente.
Informações relevantes que precisamos fornecer para uma boa resposta: definir a lei em forma matemática, explicar o que cada símbolo significa, indicar o sentido (atração/repulsão), informar o valor/expressão da constante envolvida e mencionar o princípio da superposição (como combinar forças de várias cargas). Nada mais é pedido explicitamente.
Passo 2
Enuncie a fórmula escalar da Lei de Coulomb (módulo da força entre duas cargas puntuais):
Explique cada símbolo:
é o módulo da força elétrica entre as duas cargas (unidade: newton,
).
e
são as cargas elétricas (unidade: coulomb,
).
é a distância entre as cargas (unidade: metro,
).
é a constante eletrostática (explicada no próximo passo). A barra de valor absoluto
garante que a fórmula do módulo produza um número positivo; o sinal (atração/repulsão) é tratado separadamente.
Passo 3
Escreva a forma vetorial, que dá o sentido da força:
Explique os novos símbolos:
é a força exercida sobre a carga
pela carga
.
é o vetor que vai de
até
; seu comprimento é
. A unidade vetorial
tem direção de
para
. Note que o produto
pode ser positivo ou negativo: se
a força aponta no sentido de
(repulsiva, afasta
de
); se
a força aponta no sentido oposto a
(atrativa).
Passo 4
Explique fisicamente atração versus repulsão:
- Cargas de mesmo sinal (
) se repelem: a força que exerce sobre aponta para fora (afasta). - Cargas de sinais opostos (
) se atraem: a força aponta para (aproxima).
Isso decorre diretamente do sinal do produtona forma vetorial.
Passo 5
Valor e unidade da constante
:
onde
é a permissividade do vácuo com valor
. Em unidades SI é comum usar
Explique a importância:
escala a intensidade da força elétrica; mudar o meio (não o vácuo) altera efetivamente a constante por meio da permissividade do meio.
Passo 6
Princípio da superposição (muito importante para a prova): se houver várias cargas
atuando sobre uma carga
, a força total é a soma vetorial das forças individuais de cada
sobre
:
Explique: calcule a força de cada carga isoladamente (como se só existisse ela) e some vetorialmente — respeitando direções e sinais.
Passo 7
Exemplo numérico ilustrativo (para fixar a ideia): duas cargas
e
separadas por
. Módulo da força:
Interpretação: as duas cargas se repelem, cada uma sente uma força desse módulo dirigindo-se para longe da outra. Observação prática: cargas de 1 C são enormes na prática — por isso forças reais entre pequenas cargas são bem menores.
Passo 8
Dicas rápidas para a prova (como eu explicaria para mim mesmo):
- Sempre escreva a forma vetorial e diga explicitamente o que é
e . - Declare unidades (C, m, N) e, se for usar números, informe o valor de
ou de . - Se tiver várias cargas, aplique superposição e some vetorialmente.
- Explique o sinal do produto
para justificar atração/repulsão.
Respira fundo: descreva com clareza os pontos acima e ganha ponto.
Resposta
A Lei de Coulomb afirma que a força elétrica entre duas cargas puntuais é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas; em forma escalar:
e em forma vetorial:
onde
; cargas de mesmo sinal se repelem (
), de sinais opostos se atraem (
), e para várias cargas a força resultante é a soma vetorial das forças individuais (princípio da superposição).