Exercício de física

Question

Duas pequenas esferas condutoras de mesmo raio eletrizadas -12 uC e +20 uC são colocadas em contato e depois separadas e uma distância de 20cm. Determine a intensidade da força elétrica que passa a agir nas esferas. O meio é o vácuo, K= 9,0x10(elevado 9)N.m(elevado 2)/C(elevado 2). Obs.: Considere que, após o contato, os elétrons se redistribuem nas esferas. Como elas têm o mesmo raio, cada uma fica com a metade da carga total. Lembre-se de transformar a distância para metro e a quantidade de carga para coulomb.

Christiane M. · Accepted Answer

Caro Jay, ao encostar uma esfera na outra, elas vão trocar cargas entre si e terminarão com a quantidade de carga iguais. Como cargas opostas se anulam elas ficarão com um total de -12+20/2 uC, ou seja, cada uma terá 4uC de carga. Ao serem colocadas a 20 cm de distância, elas irão se repelir com uma Força eletrica dada por:
Fe = K . Q₁ . Q₂ /d²

Fe = 9 . 10⁹. 4 . 10^-6. 4 . 10^-6 / 0,2²

Fe = 9 . 10⁹. 16 . 10^-12/ 0,04

Fe = 9 . 10⁹. 4 . 10^-10

Fe = 36 . 10^-1 = 3,6 N

Gabriel N. · Answer

Após o contato, as cargas se distribuem pelas esferas, já que possuem igual dimensão. Assim, cada uma ficará carregada com +4uC (através da média aritmética entre os valores de carga). Basta calcular a intensidade da força elétrica:  F = (k x Q1 x Q2)/(d^2) --> F = [(9 x 10^(9)) x (4 x 10^(-6)) x (4 x 10^(-6))] / (20 x 10^-2)  (Obs.: unidades no SI)  Então: F = 0,72 N.

Giovanna L. · Answer

Ao colocarmos as esferas em contato, ocorrerá um fluxo de cargas no sentido de equilibrar as cargas entre elas. Esse equilíbrio neutralizará a diferença de densidade de cargas entre elas. A quantidade de carga que uma esfera terá no final será proporcional ao seu raio.  No caso do exercício, as esferas possuem mesmo raio e, portanto, para que haja equilíbrio de cargas, elas deverão possuir a mesma carga no final.  Ao encostarmos uma na outra, os elétrons fluirão da esfera mais negativa para a positiva gradualmente até que suas cargas igualem. Se em uma temos -12uC e, na outra, +20uC, podemos afirmar -16uC de elétrons fluirão para a esfera positiva, fazendo com que a inicialmente negativa fique com (-12uC) - (-16uC) = +4uC e, a inicialmente positiva, com (+20uC) + (-16uC) = +4uC.  Essas esferas são posicionadas a 20cm de distância, fazendo com exista uma força de repulsão entre elas descrita pela equação:  F = k*|Q1*Q2|/d² = 9*10^9*(4*10^(-6))²/(0,2)² = 9*16*10^(-3)/0,04 = 3,6 N

Jefferson R. · Answer

https://docs.google.com/document/d/1vMH02eFjbl2YvUK3lo0pSF23juFRLiqzEGdPVSPM5UU/edit?usp=sharing

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