(UPF-RS) Uma pequena esfera de
de massa é eletrizada retirando-se um número
de elétrons. Dessa forma, quando a esfera é colocada em um campo elétrico uniforme de
N/C, na direção vertical para cima, a esfera fica flutuando no ar em equilíbrio. Considerando que a aceleração gravitacional local g é
e a carga de um elétron é
, pode-se afirmar que o número de elétrons retirados da esfera é:
a)
a)
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no problema. A gente tem uma bolinha de massa 1,6 g que ficou carregada positivamente porque tiraram
elétrons dela. Depois, ela é colocada num campo elétrico uniforme de intensidade
apontando pra cima, e ela fica “flutuando” em equilíbrio. Isso quer dizer que a força elétrica para cima cancela exatamente o peso para baixo. O conteúdo aqui é estática de cargas: usar
e
. Precisamos converter massa, montar equilíbrio de forças, achar a carga
e daí o número
.
Passo 2
Converter massa em SI e calcular o peso
Massa:
Massa:
Peso (força da gravidade):
Passo 3
Equilíbrio de forças na vertical
Em equilíbrio:
Em equilíbrio:
E a força elétrica num campo uniforme é
onde
é a carga da esfera. Então:
Passo 4
A carga
veio de tirar
elétrons, cada um com carga elementar
. Como ficou positiva,
Resposta
O número de elétrons retirados da esfera é
.