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Gustavo dispõe de três esferas metálicas, esferas 1, 2 e 3 de raios iguais e muito pequenos, com as quais rea- liza experimentos de eletrostática. As esferas 1 e 2 têm massas iguais, Q, e a esfera 3 tem uma massa maior, m. As três esferas foram eletricamente carregadas, sendo que as cargas nas esferas 1 e 3 são iguais, Q, e na esfera 2 a carga é menor, q. Em um primeiro experimento, Gustavo pendura as esferas 1 e 2 por fios isolantes longos, de mesmo com- primento, e presos no mesmo ponto. Nas figuras, são apresentadas três alternativas de configurações para as posições de equilíbrio dessas duas esferas; ϴ1 e ϴ2 são, respectivamente, os ângulos que os fios de sustentação das esferas 1 e 2 fazem com a vertical. a) ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. JUSTIFIQUE sua resposta. ( ) θ1 < θ2 ( ) θ1 = θ2 ( ) θ1 > θ2 Em um segundo experimento, Gustavo suspende as esferas 1 e 3 de maneira semelhante à anterior. b) ASSINALE com um X a opção que apresenta a relação correta entre os ângulos na configuração de equilíbrio. JUSTIFIQUE sua resposta. ( ) θ1 < θ3 ( ) θ1 = θ3 ( ) θ1 > θ3 c) Finalmente, Gustavo, usando luvas isolantes, força um contato elétrico simultâneo das três esferas. ASSINALE com um X a opção que dá a relação correta entre os novos valores das cargas q1, q2 e q3 nas esferas 1, 2 e 3, respectivamente. JUSTIFIQUE sua resposta. ( ) q1 < q 2 = q3 ( ) q 1 = q 2 = q 3 ( ) q 1 = q 2 < q 3

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Testando o Conhecimento

há 2 anos

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há 4 meses

Vamos analisar cada parte da sua pergunta. a) Quando Gustavo pendura as esferas 1 e 2, temos que a esfera 1 tem carga Q e a esfera 2 tem carga q (menor que Q). Como a força eletrostática entre as esferas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas, a esfera 1, com carga maior, exercerá uma força maior sobre a esfera 2. Isso fará com que a esfera 2 se afaste mais da vertical em comparação com a esfera 1. Portanto, a relação correta é: θ1 < θ2. b) Agora, ao suspender as esferas 1 e 3, ambas têm a mesma carga Q. Como as cargas são iguais e as massas da esfera 1 e da esfera 3 são diferentes (a esfera 3 tem uma massa maior), a força gravitacional atuará de forma diferente. A esfera 3, sendo mais pesada, terá um ângulo maior em relação à vertical, pois a força gravitacional maior fará com que ela se desloque mais para o lado. Portanto, a relação correta é: θ1 < θ3. c) Após o contato elétrico, as esferas 1, 2 e 3 se igualarão em carga, pois a carga total se redistribuirá entre elas. Como a esfera 1 e a esfera 3 têm cargas iguais (Q), e a esfera 2 tem uma carga menor (q), após o contato, todas as esferas terão a mesma carga. Portanto, a relação correta é: q1 = q2 = q3. Resumindo: a) θ1 < θ2 b) θ1 < θ3 c) q1 = q2 = q3

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há 2 anos

a) A opção correta é θ1 > θ2. Isso ocorre porque a esfera 2 tem uma carga menor que as outras duas esferas, o que faz com que ela seja atraída para a esfera 1. Como a esfera 1 tem a mesma carga que a esfera 3, ela é atraída para a esfera 3. Isso faz com que a esfera 2 fique mais próxima da vertical do que a esfera 1, resultando em θ1 > θ2. b) A opção correta é θ1 < θ3. Isso ocorre porque a esfera 1 tem a mesma carga que a esfera 3, mas é mais leve. Isso faz com que a esfera 1 seja atraída com mais força para a esfera 3, resultando em θ1 < θ3. c) A opção correta é q1 = q2 = q3. Isso ocorre porque, ao fazer o contato elétrico simultâneo das três esferas, as cargas se distribuem igualmente entre elas, resultando em q1 = q2 = q3.

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