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A figura mostra um dispositivo para experimentos de eletrostática, cujo objetivo é determinar o sinal e a intensidade q das cargas elétricas de partículas desconhecidas. O dispositivo é utilizado da seguinte maneira: tendo duas cargas pontuais conhecidas +Q e –Q, ambas de mesmo módulo, mas de sinais contrários, a +Q é colocada na extremidade inferior de um pêndulo que tem a extremidade superior fixa em um suporte móvel. O suporte móvel do pêndulo pode ser deslocado manualmente nos sentidos horário e anti-horário sobre um semicírculo. A outra carga –Q e a carga q desconhecida são fixas equidistantes do centro O do semicírculo, de maneira que a reta que une essas duas cargas é a hipotenusa horizontal de um triângulo isósceles e retângulo, veja a figura. O experimento é feito de maneira que, para cada carga desconhecida q, movimenta-se o suporte sobre o circulo no sentido horário ou anti-horário, até que a carga +Q do pêndulo fique suspensa e em equilíbrio no centro do semicírculo. Nessa situação de equilíbrio, o pêndulo formará um ângulo com a horizontal. Com fundamentos nas leis de Newton e de Coulomb, e desprezando os efeitos gravitacionais, assinale a alternativa correta. Considere as cargas +Q e –Q não nulas.

(A) Se /2 > > /4, q será negativa e de módulo maior que Q.
(B) Se = /4, q é nula.
(C) Se /4 > > 0o, q será negativa e de módulo menor que Q.
(D) Se = 0o, q é negativa e de módulo igual a Q.
(E) Se /2 > > 0o, q será sempre positiva.
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Desafios Para o Conhecimento

ano passado

Respostas

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ano passado

Vamos analisar as alternativas com base na descrição do experimento e nas leis de Newton e Coulomb. 1. Entendimento do experimento: Temos uma carga +Q em um pêndulo e uma carga -Q fixa. A carga desconhecida q também está fixa. O pêndulo deve estar em equilíbrio, o que significa que as forças elétricas atuando sobre a carga +Q devem se equilibrar. 2. Análise das alternativas: - (A) Se θ/2 > θ/4, q será negativa e de módulo maior que Q. - Isso pode ser verdade, pois se o ângulo for maior, a força elétrica de q deve ser maior para equilibrar a força de -Q. - (B) Se θ = θ/4, q é nula. - Isso não faz sentido, pois mesmo que o ângulo seja 45°, a carga q não precisa ser nula para que as forças se equilibrem. - (C) Se θ/4 > 0°, q será negativa e de módulo menor que Q. - Isso pode ser verdade, pois um ângulo maior pode indicar que a força de q é menor que a de +Q. - (D) Se θ = 0°, q é negativa e de módulo igual a Q. - Isso não faz sentido, pois se o ângulo é 0°, a carga q não precisa ser igual a Q para que as forças se equilibrem. - (E) Se θ/2 > 0°, q será sempre positiva. - Isso não é verdade, pois a carga q pode ser negativa dependendo da configuração. Após essa análise, a alternativa que parece mais correta é a (A), pois se o ângulo for maior, a carga q deve ser negativa e de módulo maior que Q para equilibrar as forças. Portanto, a resposta correta é: (A) Se θ/2 > θ/4, q será negativa e de módulo maior que Q.

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A figura mostra duas cascas esféricas condutoras concêntricas no vácuo, descarregadas, em que a e c são, respectivamente, seus raios internos, e b e d seus respectivos raios externos. A seguir, uma carga pontual negativa é fixada no centro das cascas. Estabelecido o equilíbrio eletrostático, a respeito do potencial nas superfícies externas das cascas e do sinal da carga na superfície de raio d, podemos afirmar, respectivamente, que

a) V(b) > V(d) e a carga é positiva.
b) V(b) < V(d) e a carga é positiva.
c) V(b) = V(d) e a carga é negativa.
d) V(b) > V(d) e a carga é negativa.
e) V(b) < V(d) e a carga é negativa.

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