Cesgranrio Petrobras 2014 Física · Força elétrica e lei de Coulomb
Questão 30
Duas partículas metálicas X e Y, inicialmente neutras, foram eletrizadas. A partícula X perdeu \(2{,}50\times 10^{10}\) elétrons, e a partícula Y ganhou \(2{,}50\times 10^{10}\) elétrons.
Qual será, aproximadamente, em newtons, o módulo da força de interação elétrica entre as partículas X e Y se elas forem colocadas a 2,00 cm uma da outra no vácuo?
- Dados
- Carga do elétron \(=1{,}60\times 10^{-19}\) C
- Constante elétrostática no vácuo \(=9{,}00\times 10^{9}\) N\(\cdot\)m\(^{2}\cdot\)C\(^{-2}\)
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
Assunto
Eletrostática — quantização da carga e lei de Coulomb entre duas partículas no vácuo.
Objetivo
Conceitos para revisar
Carga é elétron contado
Quem perde elétron fica positivo (sobrou próton), quem ganha fica negativo. Carga não se cria: os elétrons que saíram de X são os mesmos que entraram em Y, e por isso os dois módulos são iguais.
Lei de Coulomb
A força age na reta que une as partículas: atrai se os sinais são opostos, repele se são iguais. O sinal decide o sentido; o módulo só depende dos valores absolutos.
A distância entra ao quadrado
Dobrar \(d\) não divide a força por 2, divide por 4. Imagem mental: a influência da carga se espalha sobre a casca de uma esfera, e a área dessa casca cresce com \(d^2\). É também por isso que um erro de unidade em \(d\) vira um erro de fator \(10^4\) no resultado.
As duas forças têm o mesmo módulo
X puxa Y com a mesma intensidade com que Y puxa X — par ação-reação. Faz sentido, então, a questão pedir a força de interação, no singular, sem dizer sobre qual partícula.
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