Question

Três cargas, Q1, Q2 e Q3, estão alinhadas, como na figura do conteúdo. As cargas Q1 e Q3 estão fixas, não podem se moverem. A carga Q2 está livre para se mover apenas para a direita e para a esquerda. Considerando , e , calcule a força resultante sobre a carga Q2. Considere ainda que a distância entre Q1 e Q2 é igual a 5cm e que a distância entre Q2 e Q3 é igual a 8cm.

Answer 1

Resposta:

A distância entre Q1 e Q2 deve ser o triplo da distância b.

Anexei a figura da questão no final desta resolução.

Pelo enunciado da a entender que as esferas estão dispostas conforme a figura do final. A distância d é a distância entre Q1 e Q2.

Para que a partícula Q3 esteja em repouso temos que as forças eletrostáticas da figura devem se anular, ou seja:

A força eletrostática entre duas partículas é dada pela Lei de Coulomb:

Entre as partículas Q1 e Q3:

Conforme o enunciado sabemos que Q1 = 4*Q2, logo:

Entre as partículas Q2 e Q3:

Igualando essas forças:

Logo, para que a carga Q3 fique em equilíbrio, a distância entre as cargas Q1 e Q2 deve ser o triplo da distância entre Q2 e Q3.

Vale ressaltar aqui que selecionei as cargas (Q1 positiva, Q2 negativa e Q3 positiva) arbitrariamente apenas para facilitar o entendimento. O inverso também funcionaria da mesma forma.

Answer 2

A força resultante sobre a carga Q2 é igual a $3,6 * 10^{12} *Q1*Q2 +  1,4 * 10^{12} *Q2*Q3 \; N$ e age da esquerda para a direita.

Carga elétrica

A carga elétrica é uma propriedade física da matéria, ela possui um valor em módulo e um sinal, positivo ou negativo. Quando duas cargas possuem o mesmo sinal, temos que, elas se repelem e quando o sinal difere, temos que, elas se atraem. A força de atração ou repulsão possui valor em módulo dado pela lei de Coulomb:

$F = \dfrac{k_0 * Q * q}{d^2}$

Considerando a constante dielétrica igual a $9 * 10^9 \; N*m^2/C^2$ e considerando as distâncias dadas na questão, temos que, as forças eletrostáticas a agir sobre Q2 possuem módulos dados por:

$F_{Q1Q2} = \dfrac{9 *10^9 * Q1 * Q2}{(5*10^{-2})^2} = 0,36 * 10^{13} = 3,6 * 10^{12} *Q1*Q2 \; N$

$F = \dfrac{9 *10^9 *Q2*Q3}{(8*10^{-2})^2} = 0,14 * 10^{13}*Q2*Q3 = 1,4 * 10^{12}*Q2*Q3 \; N$

Como Q1 possui carga positiva, Q2 possui carga positiva e Q3 negativa, temos que, a força resultante sobre a carga Q2 age da esquerda para a direita e é igual a:

$3,6 * 10^{12} *Q1*Q2 +  1,4 * 10^{12} *Q2*Q3 \; N$

Para mais informações sobre a lei de Coulomb, acesse: https://brainly.com.br/tarefa/6403005

#SPJ2