Duas cargas elétricas, Q e q, separadas por uma distância d num meio homogêneo, tem a força elétrica F. Considerando a Lei de Coulomb, explique o que ocorreria à força F se:****** a). Reduzir a distância entre as cargas à metade.****** b). Triplicar uma das cargas.
Soluções para a tarefa
Resposta:
a) A força quadruplica
b) A força triplica
Esta é uma questão sobre a Lei de Coulomb, que na física, é a forma de determinar qual é a força eletrostática que existe na relação entre duas cargas elétricas. O cálculo considera a carga de cada elemento e a distância que elas se encontram, uma vez que quanto maior for a distância menor será a força entre elas. A Lei de Coulomb é escrita como:
onde:
F é a força eletrostática (N);
k é a constante dielétrica do vácuo (N.m²/C²);
Q é a carga elétrica (C);
q é a carga elétrica de prova (C);
d é a distância entre as cargas (m).
Dessa forma, analisando a Lei de Coulomb podemos responder ao enunciado.
(a) Se a distância entre as cargas elétricas for reduzida pela metade, a força eletrostática ficara quatro vezes maior, porque:
(b) Se uma das cargas for triplicada, então a força eletrostática também triplica, porque:
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Explicação:
a) A força quadruplica.
b) A força triplica.
A Lei de Coulomb é uma importante lei da física que relaciona a força eletrostática existente entre duas cargas elétricas de acordo com seu modulo de carga elétrica e distância entre elas. A mesma é dada pela seguinte equação:
F = k . (Q . q) ÷ d²
onde:
F é a força eletrostática entre as cargas (N);
k é a constante dielétrica do vácuo (N.m²/C²);
Q é a carga 01 (C)
q é a carga 02 (C)
d é a distância entre as cargas (m).
Ou seja, vemos que a força eletrostática diminui com o quadrado da distância e aumenta com o aumento dos módulos.
Na primeira situação temos que a distancia entre as cargas passou a ser a metade, assim, temos que d = d/2. Substituindo na Lei de Coulomb, temos que:
F' = k . (Q . q) ÷ (d/2)²
F' = k . (Q . q) ÷ d²/4
F' = 4 . k . (Q . q) ÷ d²
F' = 4 . F
Assim, vemos que nesse caso, a força inicial é quadruplicada.
Na segunda situação temos que uma das cargas terá sua carga triplicada, ou seja, temos que Q = 3Q. Substituindo na Lei de Coulomb, temos que:
F'' = k . (3Q . q) ÷ d²
F'' = 3 . k . (Q . q) ÷ d²
F'' = 3 . F
Assim, vemos que nesse caso, a força inicial é triplicada.
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