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Física

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O prof Renato Brito conta que duas esferas A e B condutoras de raios 3R e 2R e cargas elétricas +2Q e –Q estão separadas a uma grande distância D e que se atraem mutuamente com um força elétrica de intensidade F = 50 N. Se as esferas forem postas em contato e separadas, novamente, a uma distância D, passarão a:
a) se repelir com uma força elétrica de 2N
b) se repelir com uma força elétrica de 4N
c) se repelir com uma força elétrica de 6N
d) se repelir com uma força elétrica de 8N
e) se repelir com uma força elétrica de 9N
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Aprendendo com Desafios

ano passado

Respostas

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ano passado

Para resolver essa questão, vamos analisar o que acontece quando as esferas A e B são colocadas em contato e, em seguida, separadas. 1. Cargas iniciais: - Esfera A: carga inicial \( +2Q \) - Esfera B: carga inicial \( -Q \) 2. Cálculo da carga total: - Carga total \( Q_{total} = +2Q + (-Q) = +Q \) 3. Distribuição da carga ao entrar em contato: - Quando as esferas condutoras são colocadas em contato, a carga total se distribui igualmente entre elas, pois são condutoras. - A carga em cada esfera após o contato será: - Esfera A: \( Q_A = \frac{Q_{total}}{2} = \frac{+Q}{2} \) - Esfera B: \( Q_B = \frac{Q_{total}}{2} = \frac{+Q}{2} \) 4. Força elétrica após o contato: - Após serem separadas, ambas as esferas terão carga \( +\frac{Q}{2} \). - A força elétrica entre duas cargas é dada pela Lei de Coulomb: \[ F = k \frac{|Q_1 \cdot Q_2|}{D^2} \] - Substituindo \( Q_1 = \frac{Q}{2} \) e \( Q_2 = \frac{Q}{2} \): \[ F' = k \frac{\left(\frac{Q}{2}\right) \cdot \left(\frac{Q}{2}\right)}{D^2} = k \frac{\frac{Q^2}{4}}{D^2} = \frac{1}{4} \cdot k \frac{Q^2}{D^2} \] 5. Comparação com a força inicial: - A força inicial \( F = k \frac{(+2Q)(-Q)}{D^2} = -2k \frac{Q^2}{D^2} \) (a força é de atração). - A nova força \( F' \) será: \[ F' = \frac{1}{4} \cdot (-2F) = -\frac{1}{2}F \] - Como \( F = 50N \), então: \[ F' = -\frac{1}{2} \cdot 50N = -25N \] - A força agora é de repulsão, pois ambas as esferas têm carga positiva. 6. Verificando as alternativas: - As alternativas falam sobre forças de repulsão de 2N, 4N, 6N, 8N e 9N. No entanto, a força calculada foi de 25N, que não está entre as opções. Portanto, parece que houve um erro nas opções fornecidas, pois a força de repulsão calculada não corresponde a nenhuma das alternativas. Se precisar de mais ajuda, você pode criar uma nova pergunta!

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