Física III ⇒ Eletrostática Tópico resolvido

[nathaliastudy]

Boa tarde! Por que o campo elétrico não é um vetor na carga q? Eu pensei que ficaria F = E + P, mas não é isso que ocorre, conforme a imagem anexada

9. Fuvest-SP 2015 Em uma aula de laboratório de Física, para estudar propriedades de cargas elétricas, foi realizado um experimento em que pequenas esferas eletrizadas são injetadas na parte superior de uma câmara, em vácuo, onde há um campo elétrico uniforme na mesma direção e sentido da aceleração local da gravidade. Observou-se que, com campo elétrico de módulo igual a 2 . 10^3 V/m, uma das esferas, de massa 3,2 . 10^15 kg, permanecia com velocidade constante no interior da câmara. Essa esfera tem
Note e adote:
– carga do elétron = -1,6^-19 C
– carga do próton = 1,6^-19 C
– aceleração local da gravidade = 10m/s^2

a) o mesmo número de elétrons e de prótons.
b) 100 elétrons a mais que prótons.
c) 100 elétrons a menos que prótons.
d) 2 000 elétrons a mais que prótons.
e) 2 000 elétrons a menos que prótons.

Resposta

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b

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[nathaliastudy]

ficou assim, mas não entendi

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[παθμ]

nathaliastudy,

F = E + P,

A força elétrica é [tex3]q\vec{E},[/tex3] onde [tex3]q[/tex3] é a carga do corpo, e não [tex3]\vec{E}.[/tex3] Se a carga for positiva, o vetor [tex3]q\vec{E}[/tex3] possui o mesmo sentido do campo elétrico. Caso contrário, [tex3]q\vec{E}[/tex3] possui o sentido contrário do campo.

Se a esfera ficou com velocidade constante, a força resultante nela é nula. Ou seja, a força elétrica anulou o peso. Então sendo [tex3]Q[/tex3] a carga da esfera em Coulombs:

[tex3]3,2 \cdot 10^{-15} \cdot 10=|Q| \cdot 2 \cdot 10^3 \Longrightarrow |Q|=1,6 \cdot 10^{-17} \; \text{C}. [/tex3]

Essa força elétrica está no sentido oposto ao da gravidade. Se o campo elétrico está no mesmo sentido da gravidade, isso significa que a força elétrica e o campo estão em sentidos opostos, ou seja, a carga da esfera é negativa: [tex3]Q=-1,6 \cdot 10^{-17} \; \text{C}=-1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 100 \; \text{C}.[/tex3]

Ou seja, a esfera tem a carga de 100 elétrons: ela possui 100 elétrons a mais do que prótons.

Alternativa B

[nathaliastudy]

Obrigada pela resposta, mas eu ainda não entendi porque o E não entra na soma vetorial. Pode me esclarecer isso, por favor?

[παθμ]

Obrigada pela resposta, mas eu ainda não entendi porque o E não entra na soma vetorial. Pode me esclarecer isso, por favor?

O campo elétrico NÃO é uma força.

A força elétrica é [tex3]q \vec{E}.[/tex3] É o produto entre a carga do corpo, [tex3]q[/tex3] (uma quantia escalar) e o campo elétrico, [tex3]\vec{E},[/tex3] uma quantia vetorial.

Ou seja, a força resultante no corpo é [tex3]\vec{P}+q \vec{E},[/tex3] sendo [tex3]\vec{P}[/tex3] o peso.