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(ITA-SP) Um objeto metálico é colocado próximo a uma carga de +0,02 C e aterrado com um fio de resistência igual a 8 Ω. Suponha que a corrente que passa pelo fio seja constante por um tempo de 0,1 ms até o sistema entrar em equilíbrio e que a energia dissipada no processo seja de 2 J.
Conclui-se que, no equilíbrio, a carga no objeto metálico é:
a) -0,02 C.
b) -0,01 C.
c) -0,005 C.
d) 0 C.
e) + 0,02 C.
f) não sei.
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Aprendendo com Desafios

mês passado

Respostas

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Para resolver essa questão, precisamos usar a relação entre a energia dissipada, a corrente e a resistência. A energia dissipada em um resistor é dada pela fórmula: \[ E = I^2 \cdot R \cdot t \] onde: - \( E \) é a energia dissipada (2 J), - \( I \) é a corrente, - \( R \) é a resistência (8 Ω), - \( t \) é o tempo (0,1 ms = 0,1 \times 10^{-3} s). Podemos rearranjar a fórmula para encontrar a corrente \( I \): \[ I^2 = \frac{E}{R \cdot t} \] Substituindo os valores: \[ I^2 = \frac{2}{8 \cdot (0,1 \times 10^{-3})} \] \[ I^2 = \frac{2}{0,0008} = 2500 \] Portanto, \( I = \sqrt{2500} = 50 \, A \). Agora, considerando que o objeto metálico é colocado próximo a uma carga positiva de +0,02 C, e que ele está aterrado, a carga no objeto metálico será induzida. Como a carga próxima é positiva, o objeto metálico, ao ser aterrado, irá adquirir uma carga negativa para neutralizar a carga positiva. A corrente que flui para o objeto metálico, devido à sua resistência e ao fato de estar aterrado, vai resultar em uma carga negativa. A quantidade de carga que flui pode ser calculada pela relação: \[ Q = I \cdot t \] Substituindo os valores: \[ Q = 50 \cdot (0,1 \times 10^{-3}) = 0,005 \, C \] Como a carga é negativa, a carga no objeto metálico será: \[ Q = -0,005 \, C \] Portanto, a resposta correta é: c) -0,005 C.

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