Question

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01- Duas partículas de cargas de mesmo sinal, cujos valores são q1 = 5,0 μC e q2 = -7,0 μC. Elas estão separadas no vácuo por uma distância d = 40 cm. Qual o módulo da força entre essas partículas, qual o tipo de força e faça um desenho representando:


02- A distância entre o elétron e o próton no átomo de hidrogênio é da ordem de 10-12 m. Considerando a carga elementar igual a 1,6 x 10-19 C, o módulo da força eletrostática é:


03- Duas cargas de valores iguais e sinais contrários de 2 x 10-6C, se repelem no vácuo com uma força de 0,1N. Determine a distância entre as cargas, em cm e faça o desenho representando as cargas e a força:


04- Três cargas elétricas puntiformes Q1 = 4,0 μC, Q2 = 6,0 μC e Q3 = 8,0 μC, são mantidas fixas em suas posições sobre uma linha reta, conforme indica a figura a seguir. Determine:

a) Força entre Q1 e Q2;
b) Força entre Q1 e Q3;
c) Força entre Q2 e Q3;


IMAGEM DA NUMERO 4)

Answer 1

As questões trabalham a eletrostática e a força elétrica entre cargas. Vamos relembrar um pouco sobre esse assunto:

• Introdução:

A força elétrica é dada sempre entre duas cargas elétricas que possuem uma distância d entre elas. A fórmula para calcularmos essa força depende se a força é constante ou variável. Vamos analisar ambas as fórmulas:

➯ Força constante:  $\boxed{\bf F = q \cdot E }$

Onde temos:

F = força elétrica, em Newtons (N);

q = carga elétrica, em Coulombs (C);

E = campo elétrico uniforme, em N/C;

➯ Força variável (mais comum):  $\boxed{\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} } }$

Onde temos:

F = força elétrica, em Newtons (N);

Q e q = módulo das cargas elétricas, em Coulombs (C);

K = constante eletrostática de valor 9 . 10⁹ N. m² / C;

d = distância entre cargas, em metros;

➯ Algumas observações:

1. Sempre use a distância entre cargas em metros;

2. O valor das cargas deve ser dado em módulo, ou seja, não devemos levar o sinal da carga em consideração na hora do cálculo;

3. A força elétrica pode ser de dois tipos: atrativa ou repulsiva.

➯ Força atrativa: cargas de sinais opostos.

➯ Força repulsiva: cargas de mesmo sinal.

Vamos aos cálculos:

• Cálculos:

1.  Temos a carga, a distância entre cargas e a constante eletrostática. Para achar a força basta aplicar tudo na fórmula - lembrando de usar a carga em Coulombs e a distância em metros.

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados, fazendo as devidas adaptações:

$\bf F = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 5 \cdot 10^{-6} \cdot 7 \cdot 10^{-6} }{ ( 4 . 10 ^{-1} )^{2} }$

Observe que microCoulombs (μ) equivalem a 10⁻⁶ Coulombs, e 40cm equivalem a 0,4m = 4 . 10⁻¹m.

➯ Faça os cálculos:

$\bf F = \dfrac{315 \cdot 10^{-3} }{ 16 . 10 ^{-2} }$

$\boxed{\bf F \approx 1,97 \ N }}}$

➯ A força elétrica vale aproximadamente 1,97N e é uma força repulsiva, já que as cargas possuem mesmo sinal.

(Observe que você escreveu cargas de mesmo sinal mas colocou sinais diferentes nas cargas. Vou considerar que ambas possuem mesmo sinal.)

2. Sabemos que o próton e o elétron possuem a mesma carga elétrica (em módulo). Logo, temos as cargas, a distância e a constante. Vamos achar a força:

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados:

$\bf F = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} }{(10^{-12}) ^{2} }$

➯ Faça os cálculos:

$\bf F = \dfrac{23,04 \cdot 10^{-29} }{(10^{-24}) }$

$\boxed{\bf F = {23,04 \cdot 10^{-5} \ N }}$

➯ A força elétrica entre o próton e o elétron do Hidrogênio vale 23,04 . 10⁻⁵ N.

3. Essa questão é diferente - temos as cargas, a constante, a força e acharemos a distância.

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados:

$\bf 0,1 = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 2 \cdot 10^{-6} \cdot 2 \cdot 10^{-6} }{(d) ^{2} }$

➯ Faça os cálculos:

$\bf 0,1 = \dfrac{36 \cdot 10^{-3} }{d^{2} }$

➯ Multiplique cruzado:

$\bf 0,1 \cdot d^{2} = 36 \cdot 10^{-3} }$

➯ Isole a distância:

$\bf d^{2} = \dfrac{36 \cdot 10^{-3} }{1 \cdot 10 ^{ - 1 } }$

$\bf d^{2} = {36 \cdot 10^{-2} }$

➯ Tire a raiz quadrada dos dois lados da equação:

$\bf\sqrt[2]{d ^ {2}} = \sqrt[2]{36 \cdot 10^{-2} }$

$\boxed{\bf d = {6 \cdot 10^{-1} \ m }}$

➯ A distância entre as cargas vale 0,6m ou 60cm.

(Observe que deve haver um erro de digitação nessa questão. Não é possível duas cargas de sinais contrários se repelirem. Elas sempre se atrairão.)

4. Essa questão nos pede 3 forças elétricas. Vamos calcular cada uma separadamente:

a.   Força entre Q1 e Q2:

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados:

$\bf F = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 4 \cdot 10^{-6} \cdot 6 \cdot 10^{-6} }{ (1 \cdot 10^{-1}) ^{2} }$

➯ Faça os cálculos:

$\bf F = \dfrac{216 \cdot 10^{-3} }{1 \cdot 10^{-2} }$

$\boxed{\bf F = {216 \cdot 10^{-1} \ N }}$

➯ A força elétrica entre as cargas 1 e 2 do vale 21,6 N.

b. Força entre Q1 e Q3:

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados:

$\bf F = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 4 \cdot 10^{-6} \cdot 8 \cdot 10^{-6} }{ (15 \cdot 10^{-2}) ^{2} }$

➯ Faça os cálculos:

$\bf F = \dfrac{288 \cdot 10^{-3} }{225 \cdot 10^{-4} }$

$\boxed{\bf F = {1,28 \cdot 10^{1} \ N }}$

➯ A força elétrica entre as cargas 1 e 3 do vale 12,8 N.

c.  Força entre Q2 e Q3:

$\bf F = \dfrac{K \cdot Q \cdot q }{d^{2} }$

➯ Substitua os valores dados:

$\bf F = \dfrac{9 \cdot 10^{9} \cdot 6 \cdot 10^{-6} \cdot 8 \cdot 10^{-6} }{ (5 \cdot 10^{-2}) ^{2} }$

➯ Faça os cálculos:

$\bf F = \dfrac{432 \cdot 10^{-3} }{25 \cdot 10^{-4}}$

$\boxed{\bf F = {17,28 \cdot 10^{1} \ N }}$

➯ A força elétrica entre as cargas 3 e 2 vale 172,8 N.

Os desenhos vou deixar com você.

Saiba mais sobre força elétrica em:

1. https://brainly.com.br/tarefa/30864791

Espero ter ajudado!