Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES

________________________________________________________________________________________________________ Resnick, Halliday, Krane - Física 3 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 27 – Carga Elétrica e Lei de Coulomb

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RESNICK, HALLIDAY, KRANE, FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE JANEIRO, 1996.

FÍSICA 3

CAPÍTULO 27 – CARGA ELÉTRICA E LEI DE COULOMB

14. Fixa-se uma carga Q em cada um de dois vértices opostos de um quadrado. Coloca-se uma

carga q em cada um dos outros dois vértices. (a) Se a força elétrica resultante sobre Q é nula, qual é a relação entre Q e q? (b) Poderia escolher-se q de forma a anular a força elétrica resultante sobre todas as cargas? Explique sua resposta. (Pág. 10)

Solução. (a) Considere o seguinte esquema da situação:

Diagrama de corpo livre da carga Q localizada no vértice inferior esquerdo do quadrado:

A condição de equilíbrio da carga Q é que o somatório das forças que atuam sobre a mesma deve ser zero.

1 20Q Qq Qq QQ= + + =∑F F F F

O somatório das forças em x deve ser zero.

2cos 0Qx Qq QQ θ= + =∑F F F

( )22

0 0

1 1 24 4 22

Qq QQl lπε πε

= −

2 2

22 2

Q Ql l= −

2 2Q q= −

q

qQ

Ql

2l lx

y

Q

x

y

θ θ=π/4θ

FQq1

Fqq2

FQQ

Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES

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(b) Não. Para que a carga q fique em equilíbrio, seu valor deve ser 2 2Q− . Mas para que a carga Q fique em equilíbrio, seu valor também deve ser 2 2Q− . Como não é possível satisfazer a essas condições simultaneamente, as quatro cargas não poderão constituir um sistema em equilíbrio.