duas pequenas esferas metálicas idênticas, j e L estão carregadas com a mesma carga elétrica. o modulo da força exercida pela esfera L sobre a esfera j e igual a Fo. Uma outra esfera M, idêntica ás duas primeiras e inicialmente neutra, é posta em contato com a esfera j, e em seguida afastado do sistema . a força eletrostatica que a esfera L passa então a exercer sobre a esfera J vale????
A)Fo
B)Fo/2
C)Fo/3
D)Fo/4
E)Fo/8
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dados:
Qj = QL = Q
QM = 0
Pela lei de Coulomb, a força Fo é dada por:
Fo = k.Qj.QL/d²
Fo = k.Q.Q/d²
Fo = k.Q²/d² ----------> Eq.1
A esfera M é posta em contato com a esfera j:
Q' = (Qj + QM)/2
Q' = (Q + 0)/2
Q' = Q/2
Portanto a nova carga da esfera j é Q/2;
Assim a nova força F eletrostática que a esfera L passa então a exercer sobre a esfera j é:
F = k.QL.Q'/d²
F = k.Q.(Q/2)/d²
F = k.Q²/2d²---------------->Eq.2
Dividindo membro a membro a equação 2 pela equação 1:
F/Fo = (k.Q²/2d²)/(k.Q²/d²)
F/Fo = 1/2
Portanto;
F = Fo/2
Alternativa correta: B)
aí está!!!
Para começar, vamos adotar algumas coisas:
|Q| = Módulo das cargas das esferas 'J' e 'L'
d = distancia que separa as esferas 'J' e 'L'
Assim, podemos aplicar a fórmula da Força Elétrica:
F = k.|Q1|.|Q2| / d²
Substituindo os valores, temos:
Fo = k.|Q|.|Q| / d² ----------> Fo = k.|Q|² / d²
Agora vamos resolver a outra parte do problema. Quando a esfera M é posta em contato com a esfera J, seus potenciais elétricos tendem a se igualar, e como elas são identicas suas cargas também tendem a se igualar. Entao, temos:
1) Qm = Qj
2) Qm + Qj = 0 + |Q|
para resolver o sistema, basta substituir Qm por Qj na segunda equação, pois assim, teremos a nova carga que a esfera J terá:
2) Qj + Qj = |Q| ---------> 2.Qj = |Q| ----------> Qj = |Q|/2, assim temos a nova carga da esfera J.
como a esfera M é afastada do sistema, ela não influenciará mais em nada no sistema. Agora que temos a nova carga, podemos calcular e nova força entre as esferas:
F = K.|Q1|.|Q2| / d²
.
como a distancia e nem o meio mudou, temos:
F = K.|Q|.( |Q|/2 ) / d² -------------> F = K.|Q|² / 2.d²
mas sabemos que K.|Q|² / d² é igual a Fo, entao, basta substituirmos isso na nova força, e encontramos a solução:
F = Fo/2
Obrigado.