A figura 1 mostra uma esfera eletrizada com carga Q=6,0uC, suspensa por um fio isolante de peso desprezivel, que forma um ângulo de 30° com uma placa plana , vertical e eletrizada com carga positiva. A figura 2 mostra as forças peso P, tração T e elétrica Fe, as únicas que atuam sobre a esfera quando esta se encontra em equilíbrio.
Pergunta e alternativas na foto
Soluções para a tarefa
a) 2,0 x 10³ N/C.
Explicação:
Inicialmente precisamos delimitar as informações fornecidas nesse contexto. Precisamos perceber que, a esfera está atuando como um corpo pontual, ou seja, é considerado apenas o valor da sua carga elétrica, sua massa e suas dimensões são pequenas o suficiente para serem desprezadas. Se desprezamos sua massa, por ser muito pequena, consequentemente iremos desprezar a sua força peso P que depende fortemente de sua massa.
Sabemos que, a 3 forças agindo na esfera, a força peso P, a tensão T e a força elétrica Fe. Precisamos estabelecer que, para encontrarmos o campo elétrico E da placa, precisamos encontrar a intensidade da força elétrica Fe gerada por ele, ou seja, só precisamos da componente x. Logo:
Para as forças em x:
Fx = Fe - T.senθ = 0
Fe = T.sen30°
Fe = (2,4 x 10⁻² N)(0,50)
Fe = 0,012 N
Fe = 1,2 x 10⁻² N.
Podemos ver que, a esfera será considerada como uma carga testa para identificar a magnitude do campo elétrico na placa. Portanto:
E = Fe/Q
E = (1,2 x 10⁻² N)/(6,0 x 10⁻⁶ C)
E = 2 000 N/C
E = 2,0 x 10³ N/C.
A intensidade do campo elétrico equivale a 2,0 x 10³ N/C, alternativa A.