Lei de Coulomb e Campo Elétrico

Atividade 1 – Física III – Lei de Coulomb e Campo Elétrico
Resolução
1.

-2

Duas esferas idênticas, carregadas, com massa m=3,0x10 Kg estão em equilíbrio, conforme mostra a figura. Calcular o módulo da carga sobre cada esfera supondo que as esferas tenham cargas idênticas.

Resolução:
Para que as duas cargas estejam em equilíbrio a resultante das forças que atuam sobre elas deve ser nula. Se as cargas são idênticas a força eletrostática é repulsiva e teremos as forças mostradas no diagrama do corpo livre ao lado:
Fazendo a somatória das forças em y:
ܶ௬ ൌ ݉݃
଴
ܶܿ‫ 5ݏ݋‬ൌ 3,0. 10ିଶ . 9,8
ܶ ൌ 0,30ܰ
Fazendo a somatória das forças em x:
ܶ௫ ൌ ‫ܨ‬
‫ݍ‬ଶ
ܶ‫5݊݁ݏ‬଴ ൌ ݇ ଶ
݀
݀
଴
ൌ ‫ ݀ → 5݊݁ݏ .ܮ‬ൌ 0,026݉
2
ሺ1,60. 10ିଵଽ ሻଶ
0,30. ‫5݊݁ݏ‬଴ ൌ 8,99. 10ଽ .
ሺ0,026ሻଶ
‫ ݍ‬ൌ 4,40. 10ି଼ ‫ܥ‬
2.

Duas cargas puntiformes q1 e q2 estão separadas por uma distancia L. Uma terceira carga e colocada de forma que o sistema esteja em equilíbrio. Determine o sinal, o módulo e a posição x e y da carga q3. Dados: q 1 =q e q2 =4q

q3

F32

F31

x
Para que o sistema esteja em equilíbrio a carga 3 deve necessariamente estar posicionada no eixo x, implicando em y = 0. Como as cargas 1 e 2 são de mesmo sinal a única posição x da carga 3 deve ser entre as duas cargas e mais próxima da carga de menos intensidade, no caso a carga 1. No desenho x é definido como sendo a distância entre as cargas 1 e 3. Calculando a resultante das forças que atuam sobre a carga 3 igual a zero podemos determinar x:
‫ܨ‬ଷ ൌ ‫ܨ‬ଷଵ െ ‫ܨ‬ଷଶ ൌ 0
‫ܨ‬ଷଵ ൌ ‫ܨ‬ଷଶ
‫ݍ‬ଷ ‫ݍ‬
‫ݍ‬ଷ 4‫ݍ‬
݇ ଶ ൌ݇
‫ݔ‬
ሺ‫ ܮ‬െ ‫ݔ‬ሻଶ
‫ ݔ‬ൌ ‫3/ܮ‬

O modelo da carga 3 pode ser encontrado calculando as forças resultantes sobre a carga 1, já que o sistema se encontra em equilíbrio e neste caso o valor da carga 3 deve ser negativo:
‫ܨ‬ଵ ൌ ‫ܨ‬ଵଷ െ ‫ܨ‬ଵଶ ൌ 0
‫ܨ‬ଵଷ ൌ ‫ܨ‬ଵଶ
‫ݍ4 .ݍ‬
‫ݍ‬ଷ ‫ݍ‬
݇ ଶ ൌ݇ ଶ
‫ܮ‬
‫9/ ܮ‬
‫ݍ‬ଷ ൌ 4/9‫ݍ‬

Ou seja q3 = - 0,44q.
3.

A figura mostra uma barra longa, não-condutora, de massa