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Eletricidade

ESTÁCIO
Prova AV Eletricidade e Magnetismo Duas cargas elétricas positivas, de mesmo valor de carga q com massas iguais a m=15,0g, estão suspensas verticalmente por fios de comprimentos L=1,2m. As duas cargas se repelem eletrostaticamente, formando um ângulo de Θ = 25° cada uma, com o eixo vertical y. Considere o módulo da aceleração da gravidade |g| = 9,81m/s² e a constante de Coulomb k = 9 X 10⁹ N.m²/c². Para que O sistema físico permaneça em equilíbrio mecânico e eletrostático, qual deve ser O valor de cada carga elétrica? Sugestão: isole uma das cargas e compute seu equilíbrio mecânico. o resultado é: A V = 8,9 X 10⁷ C B V = 8,9 X 10⁻⁷ C C V = 8,9 X 10⁶ C D V = 8,9 X 10⁻⁶C E V = 8,9 X 10⁻⁸C
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Rafaela De Azevedo

há 4 semanas

Respostas

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há 4 semanas

Vamos resolver passo a passo: Dados: - Massa m = 15,0 g = 0,015 kg - Comprimento do fio L = 1,2 m - Ângulo Θ = 25° - g = 9,81 m/s² - Constante de Coulomb k = 9 × 10⁹ N·m²/C² Passo 1: Forças atuantes na carga suspensa: - Peso: P = m·g - Tensão do fio: T - Força elétrica de repulsão: F_e Passo 2: Componentes das forças: - Na vertical: T·cos(Θ) = P - Na horizontal: T·sin(Θ) = F_e Passo 3: Relação entre as forças: Dividindo as duas equações: tan(Θ) = F_e / P Passo 4: Calcular F_e: F_e = k·q² / r² Passo 5: Calcular r (distância entre as cargas): As cargas formam um ângulo Θ com a vertical, então a distância horizontal entre elas é: r = 2·L·sin(Θ) = 2 × 1,2 × sin(25°) ≈ 2 × 1,2 × 0,4226 ≈ 1,014 m Passo 6: Calcular F_e usando tan(Θ) = F_e / P: F_e = P × tan(Θ) = m·g × tan(25°) = 0,015 × 9,81 × 0,4663 ≈ 0,0687 N Passo 7: Isolar q na fórmula da força elétrica: F_e = k·q² / r² → q² = F_e × r² / k q² = 0,0687 × (1,014)² / (9 × 10⁹) ≈ 0,0687 × 1,028 / 9×10⁹ ≈ 7,06×10⁻¹¹ q = √(7,06×10⁻¹¹) ≈ 8,4 × 10⁻⁶ C Comparando com as alternativas, o valor mais próximo é 8,9 × 10⁻⁶ C. Resposta correta: D) V = 8,9 × 10⁻⁶ C

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