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Três esferas metálicas maciças E1, E2 e E3, feitas de um mesmo material e de raios R1, R2 e R3, respectivamente, podem trocar cargas elétricas entre si a partir do acionamento de contatos elétricos. Inicialmente apenas E1 encontra-se eletricamente carregada. Em um primeiro momento estabelece-se contato elétrico entre E1 e E2, que é cortado quando o sistema atinge o equiĺıbrio elétrico. A seguir, estabelece-se contato entre E2 e E3. Ao final do processo, observa-se que a carga elétrica ĺıquida das três esferas é igual. Desprezando a capacitância mútua entre as esferas, assinale a proporção entre as massas de E1, E2 e E3, respectivamente.

A ( ) 1:1:1
B ( ) 1:2:2
C ( ) 2:1:1
D ( ) 8:1:1
E ( ) 1:8:8
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Praticando Para o Saber

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para resolver essa questão, precisamos entender como a carga elétrica se distribui entre as esferas metálicas quando elas entram em contato. Quando duas esferas condutoras se tocam, a carga elétrica se redistribui de forma que a diferença de potencial entre elas se iguale. Como as esferas são feitas do mesmo material, a carga se distribui de acordo com suas capacidades, que dependem do raio das esferas. A capacidade de uma esfera condutora é proporcional ao seu raio. Assim, podemos dizer que: - A capacidade de E1 é proporcional a R1, - A capacidade de E2 é proporcional a R2, - A capacidade de E3 é proporcional a R3. Quando E1 toca E2, a carga se distribui entre elas, e quando E2 toca E3, a carga se redistribui novamente. No final, a carga líquida é a mesma em todas as esferas. Se considerarmos que a carga total é Q e que a carga se distribui de forma que a razão entre as cargas é a mesma que a razão entre as capacidades, podemos escrever: Q1/Q2 = R1/R2 Q2/Q3 = R2/R3 Como a carga total é a mesma, podemos deduzir que a proporção entre as massas (que é proporcional ao volume e, portanto, ao cubo do raio, já que a densidade é a mesma) será: m1:m2:m3 = R1³:R2³:R3³. Agora, analisando as alternativas: A) 1:1:1 - Não é possível, pois as esferas têm raios diferentes. B) 1:2:2 - Não se encaixa na relação de volumes. C) 2:1:1 - Não se encaixa na relação de volumes. D) 8:1:1 - Isso sugere que R1 é 2 vezes maior que R2 e R3, o que é uma possibilidade. E) 1:8:8 - Isso sugere que R2 e R3 são muito maiores que R1, o que não se encaixa. A alternativa que faz mais sentido, considerando que a proporção entre as massas é dada pelo cubo dos raios, é a D) 8:1:1, assumindo que R1 é 2 vezes maior que R2 e R3. Portanto, a resposta correta é: D) 8:1:1.

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