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(FUVEST-SP) – No Sistema Internacional de Unidades (SI), as sete unidades de base são o metro (m), o quilograma (kg), o segundo (s), o kelvin (K), o ampère (A), a candela (cd) e o mol (mol). A lei de Coulomb da eletrostática pode ser representada pela expressão: F = , onde ε0 é uma constante fundamental da Física e sua unidade, em função das unidades de base do SI, é

a) m–2 s2 A2
b) m–3 (kg)–1 A2
c) m–3 (kg)–1 s4 A2
d) m kg s–2
e) adimensional
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Estudo Através de Questões

há 11 meses

Respostas

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há 11 meses

Para determinar a unidade da constante ε₀ (permissividade do vácuo) na lei de Coulomb, precisamos analisar a fórmula da força eletrostática: \[ F = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \cdot \frac{q_1 q_2}{r^2} \] onde: - \( F \) é a força (em Newtons, N), - \( q_1 \) e \( q_2 \) são as cargas (em Coulombs, C), - \( r \) é a distância entre as cargas (em metros, m). Sabemos que 1 Newton (N) é equivalente a \( 1 \, \text{kg} \cdot \text{m/s}^2 \). Assim, podemos expressar a unidade de força: \[ N = \text{kg} \cdot \text{m/s}^2 \] A unidade de carga (Coulomb) pode ser expressa em termos de ampère (A) e segundo (s): \[ 1 \, C = 1 \, A \cdot s \] Agora, substituindo na fórmula da força, temos: \[ \text{kg} \cdot \text{m/s}^2 = \frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \cdot \frac{(A \cdot s)^2}{m^2} \] Rearranjando para encontrar a unidade de ε₀: \[ \varepsilon_0 = \frac{(A \cdot s)^2}{\text{kg} \cdot \text{m}^2/s^2} \] Isso simplifica para: \[ \varepsilon_0 = \frac{A^2 \cdot s^2}{\text{kg} \cdot m^2} \] Agora, para expressar a unidade de ε₀ em função das unidades de base do SI, temos: \[ \varepsilon_0 = m^{-3} \cdot kg^{-1} \cdot s^4 \cdot A^2 \] Portanto, a alternativa correta que representa a unidade de ε₀ é: c) m–3 (kg)–1 s4 A2.

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