Cesgranrio Petrobras 2014 Física · Campo elétrico também em Física · Força elétrica e lei de Coulomb
Questão 31
Em uma esfera de metal oca fixa no vácuo é feito um pequeno furo. A esfera é, então, carregada com carga elétrica positiva. Uma partícula com carga elétrica negativa é abandonada próxima à esfera e segue a trajetória pontilhada mostrada na Figura. Não ocorre troca de cargas entre a esfera e a partícula.
Um gráfico que representa aproximadamente a aceleração da partícula em função do tempo ao longo da trajetória é
Resolução comentada
Situar o problema antes de calcular.
Assunto
Eletrostática — campo de uma esfera condutora carregada e blindagem eletrostática na cavidade.
Objetivo
Conceitos para revisar
Fora da esfera: ela age como carga pontual
Para qualquer ponto externo, toda a carga da esfera pode ser trocada por uma carga única no centro. Aproximar-se é aumentar o campo, e depressa: metade da distância, quatro vezes o campo.
Dentro da cavidade: campo nulo
Num condutor em equilíbrio eletrostático, o campo é nulo em toda a cavidade vazia. Imagem mental: a parede próxima puxa forte, mas é pouca carga; a parede oposta puxa fraco, mas é muito mais carga. O cancelamento é exato em qualquer ponto de dentro.
A aceleração é o campo em outra escala
Como \(q\) e \(m\) da partícula não mudam, o gráfico de \(a\) tem exatamente o mesmo formato do gráfico de \(E\) ao longo do caminho. Só muda o valor no eixo.
Aceleração nula não é velocidade nula
Ao entrar pelo furo a partícula já vem lançada. Com aceleração nula ela atravessa a cavidade em movimento retilíneo uniforme, com a velocidade que ganhou lá fora. Zerar a aceleração não freia nada.
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