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7) As cargas e coordenadas de duas partículas mantidas fixas no plano xy são q1 = +3,0 μC, x1 = 3,5 cm, y1 = 0,50 cm e q2 = –4,0 μC, x2 = –2,0 cm, y2 = 1,5 cm. Determine (a) o módulo e (b) a direção da força eletrostática que a partícula 1 exerce sobre a partícula 2.

a) Módulo: 35 N; Direção: 0°
b) Módulo: 25 N; Direção: 90°
c) Módulo: 40 N; Direção: 180°
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ano passado

Para determinar o módulo e a direção da força eletrostática que a partícula 1 exerce sobre a partícula 2, é necessário utilizar a Lei de Coulomb. A força elétrica entre duas cargas é dada por: \[ F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2} \] Onde: - \( F \) é a força elétrica, - \( k \) é a constante eletrostática no vácuo (\( 8,99 \times 10^9 \, N \cdot m^2/C^2 \)), - \( q_1 \) e \( q_2 \) são as cargas das partículas, - \( r \) é a distância entre as partículas. Calculando o módulo da força eletrostática: \[ F = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{|3,0 \times 10^{-6} \cdot (-4,0 \times 10^{-6})|}{(3,5 \times 10^{-2} + 2,0 \times 10^{-2})^2 + (0,50 \times 10^{-2} - 1,5 \times 10^{-2})^2} \] \[ F = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{12 \times 10^{-12}}{(5,5 \times 10^{-2})^2 + (-1,0 \times 10^{-2})^2} \] \[ F = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{12 \times 10^{-12}}{(3,025 \times 10^{-3}) + (1 \times 10^{-4})} \] \[ F = 8,99 \times 10^9 \cdot \frac{12 \times 10^{-12}}{3,125 \times 10^{-3}} \] \[ F = 8,99 \times 10^9 \cdot 3,84 \times 10^{-9} \] \[ F = 34,5216 \, N \] Portanto, o módulo da força eletrostática é aproximadamente 34,52 N. Agora, para determinar a direção da força, é necessário calcular a tangente do ângulo entre a força e o eixo x: \[ \tan(\theta) = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} \] \[ \tan(\theta) = \frac{1,5 \times 10^{-2} - 0,50 \times 10^{-2}}{-2,0 \times 10^{-2} - 3,5 \times 10^{-2}} \] \[ \tan(\theta) = \frac{1 \times 10^{-2}}{-5,5 \times 10^{-2}} \] \[ \tan(\theta) = -0,1818 \] \[ \theta = \arctan(-0,1818) \] \[ \theta \approx -10,45° \] Portanto, a direção da força eletrostática que a partícula 1 exerce sobre a partícula 2 é de aproximadamente -10,45°. Dessa forma, a alternativa correta é: b) Módulo: 34,52 N; Direção: -10,45°

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