Qual é a relação entre a força elétrica é a distância entre as cargas considere que todas as outras variáveis permanecem constantes?

Fala, pessoal, tudo certo? Neste post, vamos resolver alguns exercícios sobre força elétrica. Antes, porém, vamos revisar alguns conceitos e fórmulas importantes para essa disciplina. Acompanhe!

Força elétrica é a atração ou repulsão entre duas cargas gerada por um campo elétrico. Ela pode ser calculada pela fórmula:

• k: constante eletrostática do meio. No vácuo, seu valor é 9.109 N.m²/C².
• Q1: módulo do valor da carga do corpo 1.
• Q2: módulo do valor da carga do corpo 2.
• d: distância entre as duas cargas.

A atração entre cargas ocorre quando elas possuem sinais opostos (positivo e negativo), ou quando apenas uma delas é neutra. Já a repulsão se dá quando as cargas têm o mesmo sinal (positivo+positivo ou negativo+negativo).

Exercícios resolvidos sobre Força Elétrica

Questão 1

(PUC-RS) A figura a seguir representa duas pequenas cargas elétricas atraindo-se.

Em relação a esses dados, é correto afirmar que:

a) As duas cargas são positivas.

b) A carga Q1 é necessariamente negativa.

c) O meio onde se encontram as cargas não influi no valor da força de atração

d) Em módulo, as duas cargas são necessariamente iguais.

e) As duas cargas atraem-se com forças iguais em módulo.

RESOLUÇÃO:

a e b) Erradas. Se as cargas estão se atraindo, temos duas situações possíveis:

• uma carga é positiva e outra é negativa; ou
• uma carga é neutra e a outra é carregada.

c) Errada. O meio influencia, sim, no valor da força de atração, porque a fórmula desta força é:

O meio é representado justamente pela letra k, que é a constante eletrostática do meio.

d) Errada. As cargas podem ser diferentes.

e) Certa. Isso se explica pela 3ª Lei de Newton, que diz que as forças são de ação e reação.

RESPOSTA: E

Questão 2

(Mackenzie-SP) Nos pontos A e B do vácuo ( k0 = 9.10⁹ N.m/C²) são colocadas as cargas elétricas puntiformes qA = 8.10-6 C e qB = 6.10-6 C, respectivamente. A força de repulsão entre as cargas tem intensidade de 1,2 N. A distância entre os pontos A e B é: 

a) 20 cm

b) 36 cm 

c) 48 cm

d) 60 cm

e) 72 cm​

RESOLUÇÃO:

Para encontrarmos a distância, basta aplicarmos a fórmula:

Para facilitar nossas contas, vamos transformar o expoente em um número par, pois é mais simples tirar a raiz quadrada assim:

d² = 36 . 10¹ . 10-3

d² = 36 . 10-2

d = 6 . 10-1

d = 0,6 m = 60 cm

RESPOSTA: D

Questão 3

(UFPE) Duas partículas de mesma massa têm cargas Q e 3Q. Sabendo-se que a força gravitacional é desprezível em comparação com a força elétrica, indique qual das figuras melhor representa as acelerações vetoriais das partículas.

RESOLUÇÃO:

Vimos que, para calcular a força elétrica, temos que fazer:

No entanto, essa é a força da carga A em B (FAB), mas também de B em A (FBA). Essas duas forças têm o mesmo módulo, pois trata-se de ação e reação (FAB = FBA). No entanto, repare que são forças de repulsão, pois têm o mesmo sinal.

Se essas forças forem virar forças resultantes, lembre-se de que essa força é dada por:

R = m . a.

Como a força é igual para as duas cargas e também possuem a mesma massa, significa que elas também possuem a mesma aceleração.

Conclusão: elas vão se repelir, acelerando cada uma para um lado.

RESPOSTA: C

Questão 4

(UFPE) O gráfico a seguir mostra a intensidade da força eletrostática entre duas esferas metálicas muito pequenas em função da distância entre o centro das esferas. Se as esferas têm a mesma carga elétrica, qual o valor dessa carga?

a) 0,86 µC

b) 0,43 µC

c) 0,26 µC

d) 0,13 µC

e) 0,07 µC

RESOLUÇÃO:

Novamente, temos que recorrer à fórmula:

Como as cargas são iguais, podemos pegar qualquer ponto do gráfico. Vamos escolher o primeiro ponto, em que a força é 40 µN e a distância é 2 m. Note, no entanto, a unidade dessa força. É preciso convertê-la. Isso posto, vamos lá:

Temos que ajustar tudo isso para que fique mais fácil tirarmos a raiz quadrada:

RESPOSTA: D

Questão 5

(UNESP) Considere duas pequenas esferas condutoras iguais,separadas pela distância d = 0,3 m. Uma delas possui carga Q1= 1 ×10–9 C e a outra Q2= -5 ×10-10 C. Utilizando 1/(4πε0) = 9 ×109 N.m2/C2, 

a) Calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra,declarando se a força é atrativa ou repulsiva

Como as esferas têm sinais opostos, a força certamente é atrativa. Então, para calculá-la, basta usarmos a fórmula. Note que já podemos colocar a distância em notação científica, para facilitar nossas contas:

b) A seguir, as esferas são colocadas em contato uma com a outra e recolocadas em suas posições originais. Para esta nova situação, calcule a força elétrica F de uma esfera sobre a outra, declarando se a força é atrativa ou repulsiva.

Quando fazemos o contato entre as esferas, a carga final de uma será igual à da outra, pois são corpos do mesmo tamanho. Então vamos ter que a soma das cargas depois do contato tem que ser igual à soma das cargas depois do contato:

Q’ + Q’ = Q1 + Q2

2Q’ = 1.10-9 – 5.10-10

2Q’ = 1.10-9 – 0,5.10-9

2Q’ = 0,5.10-9

Q’ = 0,25.10-9 C

Agora, precisamos calcular a nova força elétrica:

Além das contas, vou transformar 0,25 . 0,25 em fração, pois facilita minha conta. Isso dá 1/16. Seguindo:

Espero que você tenha entendido um pouco melhor como resolver exercícios de força elétrica. E se quiser praticar mais, confira minha aula sobre Eletrostática para Unicamp e Unesp, em que praticamos muitas questões. Assista:

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