Question

Em um sistema de eixos 0xy, são colocados três partículas eletrizadas. A partícula A, com carga elétrica +Q, é fixada na posição +x. A partícula B, na carga -Q, é fixada na posição -x, e a terceira partícula, com carga -q, é colocada na posição +y, como mostra a figura a seguir.
Represente na partícula a carga elétrica -q as forças exercidas pelas outras duas cargas +Q e -Q; obtenha o vetor força resultante na carga prova -q e indique a alternativa correta e justifique.
A) a força eletrostática resultante na carga de prova -q tem direção horizontal e sentido da esquerda para a direita.
B) a força eletrostática resultante na carga de prova -q tem direção horizontal e sentido da direita para esquerda.
C) a força eletrostática resultante na carga de prova-q tem direção vertical e sentido ascendente.
D) a força eletrostática resultante na carga de prova -q tem direção vertical e sentido descente.
E) a força eletrostática resultante na carga de prova -q é um vetor nulo .

Answer 1

Resposta:

A

Explicação:

Olá! Temos um problema de força eletrostática que podemos resolver lembrando de vetores e do princípio de atração e repulsão (cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem).

Para desenhar as forças, olhamos sempre em pares e desenhamos a mesma na linha que conecta as duas cargas. -Q e -q têm o mesmo sinal: a força é repulsiva! +Q e -q têm sinais opostos: força atrativa! O resultado você pode ver na figura abaixo. Como as cargas A e B têm o mesmo módulo e estão localizadas à mesma distância da origem O (em módulo), elas devem gerar forças com o mesmo módulo, só nos restando analisar o sinal. Podemos conferir utilizando a equação de força eletrostática:

$F=\frac{k}{d^{2}} * Q1*Q2$

Para -Q e -q:

$F=\frac{k}{d^{2}} *(-Q)*(-q)$

$F=\frac{k}{d^{2}}Qq$

Para +Q e -q:

$F=-\frac{k}{d^{2}} Qq$

O resultado você pode conferir na figura abaixo. Agora só nos resta fazer o vetor resultante por meio de soma de vetores. Dessa forma, temos o vetor direcionado na horizontal com sentido da esquerda para a direita (letra A).

Agora vamos passar rapidinho pelas outras alternativas para explicar porque estão incorretas, ok?

b) Essa alternativa considera de forma incorreta que cargas de mesmo sinal se atraem e cargas de sinais opostos se repelem.

c) Essa alternativa considera de forma incorreta que ambas as cargas de mesmo sinal e sinais opostos se repelem.

d) Essa alternativa considera de forma incorreta que ambas as cargas de mesmo sinal e sinais opostos se atraem.

e) O vetor de força nessa configuração não poderia ser nulo porque, para isso, as forças precisariam ter mesma direção e sentidos opostos, o que não ocorre com nenhuma variação de cargas entre elas. Para isso acontecer, a carga de prova -q precisaria estar na origem O.