Na representação abaixo temos duas superficies equipotenciais, separadas por uma distância de 4,0m, cujos potenciais valem V1= 280 V e V2= 120 V. Uma partícula de massa m= 1,0 • 10-⁴ kg e carga positiva igual a 3,0 uC é posicionada no ponto A.
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Soluções para a tarefa
A) E = 40 [N/C]
B) F = 12 . 10^-5 [N]
C) a = 1,2 [m/s²]
D) v = 2,76 [m/s]
E) t = 2,3 [s]
F) T = 48 . 10^-5 [J]
Pelos dados fornecidos na figura, pode-se aplicar diretamente as fórmulas para calcular os itens pedidos:
(A) A intensidade do campo elétrico entre as regiões AB pode ser calculada pela seguinte expressão:
E.d = V
Sendo V a diferença de potencial dos pontos:
E = V/d
E = 280 - 120 / 4
E = 40 [N/C]
(B) A força que age sobre a partícula é calculada pela Lei de Coulomb.
F = E . q
F = 40 . 3 . 10^-6
F = 12 . 10^-5 [N]
(C) A aceleração que a partícula sofrerá será igual a:
F = m . a
a = 12 . 10^-5 / 1 . 10^-4
a = 1,2 [m/s²]
(D) A Energia potencial elétrica no ponto A é igual a energia Cinética no ponto B. Portanto pela lei da Conservação de energia:
Ep = Ec
V.q = m . v² / 2
(280 - 120) . 3 . 10^-6 = 1 . 10^-4 . v² / 2
v² = 7,60
v = 2,76 [m/s]
(E) Como temos a velocidade, aceleração e deslocamento pode-se aplicar a equação do M.R.U.V:
v = v0 + a.t
2,76 = 0 + 1,2 . t
t = 2,3 [s]
(F) O trabalho realizado pela partícula no trajeto:
T = F . d
T = 12.10^-5 . 4
T = 48 . 10^-5 [J]