Questão 1
FUVEST 2016
(FUVEST 2016 - 2ª FASE) Duas pequenas esferas, E1 e E2, feitas de materiais isolantes diferentes, inicialmente neutras, são atritadas uma na outra durante 5 s e ficam eletrizadas. Em seguida, as esferas são afastadas e mantidas a uma distância de 30 cm, muito maior que seus raios. A esfera E1 ficou com carga elétrica positiva de 0,8 nC. Determine
a) a diferença N entre o número de prótons e o de elétrons da esfera E1, após o atrito;
b) o sinal e o valor da carga elétrica Q de E2, após o atrito;
c) a corrente elétrica média I entre as esferas durante o atrito;
d) o módulo da força elétrica F que atua entre as esferas depois de afastadas.
Gabarito:
Resolução:
a) A carga da esfera E1 é positiva e de valor Q1 = 0,8 nC.
Da quantização da carga elétrica infere-se que Q1 = Ne, em que e é o módulo da carga elementar.
Substituindo os valores:
N = 5 bilhões de prótons a mais que elétrons.
b) Do princípio de conservação da carga elétrica, podemos afirmar que se Q1 = 0,8 nC, então Q2 = -0,8 nC - dado que inicialmente a carga líquida é nula pois ambas estão neutras.
c) Em 5 segundos de interação 5 bilhões de elétrons saíram de E1 para E2.
d) Da Lei de Coulomb:
, em que d é a separação entre as cargas 1 e 2 de cada pequena esfera.
Substituindo os valores: