Duas pequenas esferas separadas por uma distância igual a 20,0 cm possuem cargas iguais. Quantos elétrons em excesso devem estar presentes em cada esfera para que o módulo da força entre elas seja igual a 4,57 x 10-21 N?
Assinale a alternativa correta:
A - 89122 elétrons
B - 1993 elétrons
C - 891 elétrons
D - 143 elétrons
Ed
há 7 meses
Para resolver essa questão, podemos usar a Lei de Coulomb, que descreve a força entre duas cargas elétricas. A fórmula é: \[ F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \] onde: - \( F \) é a força entre as cargas (4,57 x 10^-21 N), - \( k \) é a constante eletrostática (\( 8,99 \times 10^9 \, \text{N m}^2/\text{C}^2 \)), - \( q_1 \) e \( q_2 \) são as cargas das esferas, - \( r \) é a distância entre as cargas (0,20 m). Como as cargas são iguais, podemos simplificar para \( q_1 = q_2 = q \): \[ F = k \frac{q^2}{r^2} \] Substituindo os valores conhecidos: \[ 4,57 \times 10^{-21} = 8,99 \times 10^9 \frac{q^2}{(0,20)^2} \] Resolvendo para \( q^2 \): \[ q^2 = \frac{4,57 \times 10^{-21} \cdot (0,20)^2}{8,99 \times 10^9} \] Calculando: 1. \( (0,20)^2 = 0,04 \) 2. \( 4,57 \times 10^{-21} \cdot 0,04 = 1,828 \times 10^{-22} \) 3. \( q^2 = \frac{1,828 \times 10^{-22}}{8,99 \times 10^9} \approx 2,03 \times 10^{-32} \) 4. \( q \approx \sqrt{2,03 \times 10^{-32}} \approx 1,42 \times 10^{-16} \, \text{C} \) Agora, para encontrar o número de elétrons em excesso, usamos a carga de um elétron (\( e \approx 1,6 \times 10^{-19} \, \text{C} \)): \[ n = \frac{q}{e} = \frac{1,42 \times 10^{-16}}{1,6 \times 10^{-19}} \approx 887,5 \] Arredondando, temos aproximadamente 888 elétrons. Analisando as alternativas: A - 89122 elétrons B - 1993 elétrons C - 891 elétrons D - 143 elétrons A alternativa que mais se aproxima do resultado calculado é a C - 891 elétrons.
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Ed
há 2 anos
Para calcular o número de elétrons em excesso em cada esfera, podemos utilizar a Lei de Coulomb, que relaciona a força elétrica entre duas cargas com a distância entre elas e a magnitude das cargas. A fórmula é: F = k * (q1 * q2) / d^2 Onde: - F é a força elétrica entre as cargas - k é a constante eletrostática, cujo valor é 9 x 10^9 N.m^2/C^2 - q1 e q2 são as cargas das esferas - d é a distância entre as esferas Sabemos que as cargas das esferas são iguais, então podemos representá-las por q. Além disso, a força elétrica entre elas é igual a 4,57 x 10^-21 N e a distância entre elas é 20 cm = 0,2 m. Substituindo na fórmula, temos: 4,57 x 10^-21 = 9 x 10^9 * (q^2) / (0,2^2) q^2 = (4,57 x 10^-21 * 0,2^2) / 9 x 10^9 q^2 = 4,04 x 10^-31 q = 2,01 x 10^-16 C A carga elementar do elétron é de 1,6 x 10^-19 C. Dividindo a carga total das esferas pela carga elementar do elétron, temos: n = q / e n = (2,01 x 10^-16) / (1,6 x 10^-19) n = 1256,25 elétrons Como as esferas possuem cargas iguais, o número de elétrons em excesso em cada uma delas é de: n/2 = 628 elétrons Portanto, a alternativa correta é a letra C - 891 elétrons (que não está correta).
Gabinilson
há 2 anos
Resposta confirmada a alternativa correta é a letra C - 891 elétrons.
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