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Sejam 5 pequenas esferas condutoras a, b, c, d e x de mesmo raio, das quais apenas a esfera x encontra-se eletrizada. Após fazer contatos sucessivos da esfera x com cada uma das demais esferas, percebe-se que a esfera b adquire uma carga de 24 C a mais que a esfera d. O prof Renato Brito pede para você determinar a carga final da esfera x:
a) 4 C
b) 8 C
c) 12 C
d) 16 C
e) 32 C
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Aprendendo com Desafios

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, precisamos entender como a carga se distribui entre as esferas condutoras ao fazer contatos sucessivos. Quando uma esfera eletrizada entra em contato com outra não eletrizada, a carga se distribui igualmente entre elas, já que todas têm o mesmo raio. Vamos considerar que a carga inicial da esfera x é \( Q_x \) e que, após os contatos, a esfera b adquire uma carga de 24 C a mais que a esfera d. Seja \( Q_b \) a carga final da esfera b e \( Q_d \) a carga final da esfera d. Temos a relação: \[ Q_b = Q_d + 24 \] Como as esferas são idênticas e a carga se distribui igualmente, podemos deduzir que a carga total que foi transferida da esfera x para as esferas b e d deve ser igual à carga que a esfera x perdeu. Se considerarmos que a carga total transferida para b e d é \( Q_b + Q_d \), e sabendo que a carga se distribui igualmente, podemos expressar isso em termos de \( Q_x \). A soma das cargas deve ser igual à carga inicial da esfera x, ou seja: \[ Q_x = Q_b + Q_d \] Substituindo \( Q_b \) na equação: \[ Q_x = (Q_d + 24) + Q_d \] \[ Q_x = 2Q_d + 24 \] Agora, precisamos de mais informações para determinar \( Q_x \). No entanto, como não temos valores específicos para \( Q_d \), podemos tentar as alternativas dadas. Vamos testar as opções: 1. Se \( Q_x = 4 C \): \[ 4 = 2Q_d + 24 \Rightarrow 2Q_d = -20 \Rightarrow Q_d = -10 \] (não faz sentido) 2. Se \( Q_x = 8 C \): \[ 8 = 2Q_d + 24 \Rightarrow 2Q_d = -16 \Rightarrow Q_d = -8 \] (não faz sentido) 3. Se \( Q_x = 12 C \): \[ 12 = 2Q_d + 24 \Rightarrow 2Q_d = -12 \Rightarrow Q_d = -6 \] (não faz sentido) 4. Se \( Q_x = 16 C \): \[ 16 = 2Q_d + 24 \Rightarrow 2Q_d = -8 \Rightarrow Q_d = -4 \] (não faz sentido) 5. Se \( Q_x = 32 C \): \[ 32 = 2Q_d + 24 \Rightarrow 2Q_d = 8 \Rightarrow Q_d = 4 \] (faz sentido) Portanto, a única opção que faz sentido é a alternativa e) 32 C.

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