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Duas cargas elétricas positivas e puntiformes, sendo uma o triplo da outra, repelem-se com forças de intensidades 2,7 N no vácuo, quando a distância entre elas é de 10 cm. Determine a menor das cargas.

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Questões Para o Saber

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

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 (2,7 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, - \( r \) é a distância entre as cargas (0,1 m). Vamos chamar a menor carga de \( q \) e a maior carga de \( 3q \). Assim, substituímos na fórmula: \[ 2,7 = k \frac{|q \cdot 3q|}{(0,1)^2} \] Isso se simplifica para: \[ 2,7 = k \frac{3q^2}{0,01} \] Agora, substituindo o valor de \( k \): \[ 2,7 = (8,99 \times 10^9) \frac{3q^2}{0,01} \] Multiplicando ambos os lados por \( 0,01 \): \[ 2,7 \times 0,01 = 8,99 \times 10^9 \cdot 3q^2 \] \[ 0,027 = 8,99 \times 10^9 \cdot 3q^2 \] Agora, isolamos \( q^2 \): \[ q^2 = \frac{0,027}{8,99 \times 10^9 \cdot 3} \] Calculando: \[ q^2 = \frac{0,027}{26,97 \times 10^9} \] \[ q^2 \approx 1,0 \times 10^{-12} \] Portanto, \( q \approx \sqrt{1,0 \times 10^{-12}} \approx 1,0 \times 10^{-6} \, \text{C} \). Assim, a menor das cargas é aproximadamente \( 1,0 \, \mu C \).

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Dispõe-se de três esferas metálicas idênticas e isoladas umas das outras. Duas delas (A e B) estão eletrizadas com cargas iguais a Q e a terceira (C) está neutra. Coloca-se em contato C com A e, a seguir, C com B. Determine, nessas condições, a carga elétrica final da esfera C.

Três esferas condutoras, A, B e C, têm o mesmo diâmetro. A esfera A está inicialmente neutra e as outras duas estão carregadas com cargas QB = 1,2 µC e QC = 1,8 µC. Com a esfera A, toca-se primeiramente a esfera B e depois a C. As cargas elétricas de A, B e C, depois desses contatos, são, respectivamente:

a) 0,60 µC, 0,60 µC e 1,8 µC.
b) 0,60 µC, 1,2 µC e 1,2 µC.
c) 1,0 µC, 1,0 µC e 1,0 µC.
d) 1,2 µC, 0,60 µC e 1,2 µC.
e) 1,2 µC, 0,8 µC e 1,0 µC.

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