A lei de Coulomb é utilizada para calcular o módulo da força elétrica entre duas cargas. Show Essa lei diz que a intensidade força é igual ao produto de uma constante, chamada constante eletrostática, pelo módulo do valor das cargas, dividido pelo quadrado da distância entre as cargas, ou seja: Aproveite a resolução das questões abaixo para tirar suas dúvidas com relação a esse conteúdo de eletrostática. Questões Resolvidas1) Fuvest - 2019 Três pequenas esferas carregadas com carga positiva ܳ ocupam os vértices de um triângulo, como mostra a figura. Na parte interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com carga negativa q. As distâncias dessa carga às outras três podem ser obtidas a partir da figura. Sendo Q = 2 x 10-4 C, q = - 2 x 10-5 C e ݀d = 6 m, a força elétrica resultante sobre a carga q (A constante k0 da lei de Coulomb vale 9 x 109 N. m2 /C2) a) é nula. Ver Resposta Para calcular a força resultante na carga q é necessário identificar todas as forças que atuam sobre esta carga. Na imagem abaixo representamos essas forças: As cargas q e Q1 estão localizadas no vértice do triângulo retângulo indicado na figura e que possui catetos que medem 6 m. Desta forma, a distância entre essas cargas pode ser encontrada através do teorema de Pitágoras. Assim, temos: Agora que conhecemos as distâncias entre as cargas q e Q1, podemos calcular a intensidade da força F1 entre elas aplicando a lei de Coulomb: A intensidade da força F2 entre as cargas q e Q2 também será igual a , pois a distância e o valor das cargas é o mesmo. Para calcular a força resultante F12 usamos a regra do paralelogramo, conforme imagem abaixo: Para calcular o valor da força entre as cargas q e Q3 aplicamos novamente a lei de Coulomb, sendo que a distância entre elas é igual a 6 m. Assim: Finalmente, iremos calcular a força resultante sobre a carga q. Note que as forças F12 e F3 possuem mesma direção e sentido contrário, logo, a força resultante será igual a subtração dessas forças: Como F3 possui módulo maior que F12 , a resultante apontará para cima na direção do eixo y. Alternativa: e) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N. Para saber mais, veja Lei de Coulomb e Força Elétrica. 2) UFRGS - 2017 Seis cargas elétricas iguais a Q estão dispostas, formando um hexágono regular de aresta R, conforme mostra a figura abaixo. Com base nesse arranjo, sendo k a constante eletrostática, considere as seguintes afirmações. I - O campo elétrico resultante no centro do hexágono tem módulo igual a Quais estão corretas? a) Apenas I. Ver Resposta I - O vetor campo elétrico no centro do hexágono é nulo, pois como os vetores de cada carga possuem mesmo módulo eles se anulam mutuamente, conforme figura abaixo: Assim, a primeira afirmativa é falsa. II - Para calcular o trabalho usamos a seguinte expressão T = q . ΔU, sendo ΔU igual ao potencial no centro do hexágono menos o potencial no infinito. Vamos definir o potencial no infinito como nulo e o valor do potencial no centro do hexágono será dado pela soma do potencial relativo a cada carga, pois o potencial é uma grandeza escalar. Como são 6 cargas, então o potencial no centro do hexágono será igual a: . Desta forma, o trabalho será dado por: , portanto, a afirmação é verdadeira. III - Para calcular a força resultante no centro do hexágono, fazemos uma soma vetorial. O valor da força resultante no centro do hexágono será igual a zero. Logo, a alternativa também é verdadeira. Alternativa: d) Apenas II e III. Para saber mais, veja também Campo Elétrico e Exercícios de Campo Elétrico. 3) PUC/RJ - 2018 Duas cargas elétricas +Q e +4Q estão fixas sobre o eixo x, respectivamente nas posições x = 0,0 m e x = 1,0 m. Uma terceira carga é posicionada entre as duas, sobre o eixo x, tal que se encontra em equilíbrio eletrostático. Qual é a posição da terceira carga, em m? a) 0,25 Ver Resposta Ao posicionar uma terceira carga entre as duas cargas fixas, independente do seu sinal, teremos duas forças de mesma direção e sentidos contrários atuando nesta carga, conforme figura abaixo: Na figura, consideramos que a carga Q3 é negativa e como a carga está em equilíbrio eletrostático, então a força resultante é igual a zero, assim: Alternativa: b) 0,33 Para saber mais, veja Eletrostática e Eletrostática: Exercícios. 4) PUC/RJ - 2018 Uma carga q0 é colocada em uma posição fixa. Ao colocar uma carga q1 =2q0 a uma distância d de q0, q1 sofre uma força repulsiva de módulo F. Substituindo q1 por uma carga q2 na mesma posição, q2 sofre uma força atrativa de módulo 2F. Se as cargas q1 e q2 são colocadas a uma distância 2d entre si, a força entre elas é a) repulsiva, de módulo F Ver Resposta Como a força entre as cargas qo e q1 é de repulsão e entre as cargas qo e q2 é de atração, concluímos que as cargas q1 e q2 possuem sinais opostos. Desta forma, a força entre essas duas cargas será de atração. Para encontrar o módulo desta força, iremos começar aplicando a lei de Coulomb na primeira situação, ou seja: Sendo a carga q1 = 2 q0a expressão anterior ficará: Ao substituir q1 por q2 a força passará a ser igual a: Vamos isolar a carga q2 em um dois lados da igualdade e substituir o valor de F, assim temos: Para encontrar a força resultante entre as cargas q1 e q2,vamos novamente aplicar a lei de Coulomb: Substituindo q1 por 2q0, q2 por 4q0 e d12 por 2d, a expressão anterior ficará: Observando essa expressão, notamos que o módulo de F12 = F. Alternativa: c) atrativa, de módulo F 5) PUC/SP - 2019 Uma partícula esférica eletrizada com carga de módulo igual a q, de massa m, quando colocada em uma superfície plana, horizontal, perfeitamente lisa e com seu centro a uma distância d do centro de outra partícula eletrizada, fixa e também com carga de módulo igual a q, é atraída por ação da força elétrica, adquirindo uma aceleração α. Sabe-se que a constante eletrostática do meio vale K e o módulo da aceleração da gravidade vale g. Determine a nova distância d’, entre os centros das partículas, nessa mesma superfície, porém, com ela agora inclinada de um ângulo θ, em relação ao plano horizontal, para que o sistema de cargas permaneça em equilíbrio estático: Ver Resposta Para que a carga permaneça em equilíbrio no plano inclinado é necessário que a componente da força peso na direção tangente à superfície (Pt ) seja equilibrada pela força elétrica. Na figura abaixo representamos todas as força que agem na carga: A componente Pt da força peso é dada pela expressão: Pt = P. sen θ O seno de um ângulo é igual a divisão da medida do cateto oposto pela medida da hipotenusa, na imagem abaixo identificamos essas medidas: Pela figura, concluímos que o sen θ será dado por: Substituindo esse valor na expressão da componente do peso, ficamos com: Como esta força está sendo equilibrada pela força elétrica, temos a seguinte igualdade: Simplificando a expressão e isolando o d´, temos: Alternativa: 6) UERJ - 2018 O esquema abaixo representa as esferas metálicas A e B, ambas com massas de 10-3 kg e carga elétrica de módulo igual a 10-6 C. As esferas estão presas por fios isolantes a suportes, e a distância entre elas é de 1 m. Admita que o fio que prende a esfera A foi cortado e que a força resultante sobre essa esfera corresponde apenas à força de interação elétrica. Calcule a aceleração, em m/s2, adquirida pela esfera A imediatamente após o corte do fio. Ver Resposta Para calcular o valor da aceleração da esfera após cortar o fio, podemos utilizar a 2ª lei de Newton, ou seja: FR = m . a Aplicando a lei de Coulomb e igualando a força elétrica a força resultante, temos: Substituindo os valores indicados no problema: 7) Unicamp - 2014 A atração e a repulsão entre partículas carregadas têm inúmeras aplicações industriais, tal como a pintura eletrostática. As figuras abaixo mostram um mesmo conjunto de partículas carregadas, nos vértices de um quadrado de lado a, que exercem forças eletrostáticas sobre a carga A no centro desse quadrado. Na situação apresentada, o vetor que melhor representa a força resultante agindo sobre a carga A se encontra na figura Ver Resposta A força entre cargas de mesmo sinal é de atração e entre cargas de sinais contrários é de repulsão. Na imagem abaixo representamos essas forças: Alternativa: d) Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011. Como as cargas de mesmo sinal se?Conclui-se que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem, e as cargas de sinais opostos se atraem.
É conhecido que cargas elétricas de mesmo sinal se?(UEL-PR) É conhecido que "cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem".
Qual o sinal da carga elétrica adquirida?A carga elétrica é uma propriedade física intrínseca à matéria e pode ser positiva ou negativa, sendo o que as diferencia apenas o sinal algébrico. Por convenção, representamos a carga do elétron como sendo de sinal negativo e a carga do próton com sinal positivo[LT2] .
É conhecido que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas?Questão 2. (UEL-PR) É conhecido que “cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem”. Dispõe-se de quatro pequenas esferas metálicas A, B, C e D. Verifica-se que A repele B, que A atrai C, que C repele D e que D está carregada positivamente.
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