Três pequenas esferas, x , y e z têm cargas de mesmo módulo e sinais mostrados abaixo.

Elas são colocadas nos vértices de um triângulo isósceles, sendo a distância entre x e y igual à distância entre x e z . As esferas y e z são mantidas fixas no lugar, mas a esfera x é livre para se mover sobre uma superfície sem atrito.

Que trajetória aproximada ( A ,   B ,   C ,   D ou E ) a esfera x seguirá após ser solta?

a A;

b B;

c C;

d D;

e E;

Passo 1

Bom, para conseguirmos analisar a trajetória da esfera x , vamos olhar para dois momentos: o primeiro momento é o instante em que a esfera x é solta no ponto inicial e o segundo momento corresponde ao que acontece um pouco após a carga se mover, ok?

Para analisar cada momento, vamos traçar a força resultante que age sobre a esfera x .

- Primeiro momento:

Vamos então olhar o que acontece assim que a esfera x é liberada:

Como as esferas x e y possuem o mesmo sinal, a força de interação entre as mesmas será de repulsão. Já a esfera z possui carga com sinal oposto, assim a força entre x e z será de atração.

Como as esferas y e z possuem cargas de mesmo módulo e estão inicialmente à mesma distância da esfera x , os módulos dessas forças serão iguais.

Dessa forma, de acordo com o sentido da força resultante, a esfera irá se deslocar inicialmente para a direita. Nos deixando as opções C e D.

Passo 2

- Segundo momento:

Vamos ver o que acontece agora após a esfera x se deslocar ligeiramente para direita.

Agora a distância d y entre as esferas x e y é maior do que a distância d z entre as esferas x e z , logo:

d y > d z

F y < F z

Assim, a força resultante agora aponta diagonalmente com a componente vertical apontando para baixo. Assim, a trajetória da carga será desviada suavemente para baixo conforme a mesma se deslocar para a direita.

Dessa forma, a carga seguirá a trajetória D após ser solta.

Resposta

d D;

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