Como calcular o valor da força de repulsão?

15.3E Calcule a força de repulsão entre dois prótons dentro de um núcleo, distantes um do outro 1,5 × 10 - 15  m.

Passo 1

Show de bolinhas meus amores, a força entre duas cargas q 1 e q 2 separadas por uma distância r, é dada por:

F E = k q 1 q 2 r 2

Onde k é a constante eletrostática k = 9 × 10 9 . Iradoso, as cargas elétricas q 1 e q 2 são cargas iguais as de um próton, tal que:

q 1 = q 2 = 1,6 × 10 - 19   C

E o raio o enunciado forneceu pra gente, equivalente a r = 1,5 × 10 - 15  m.

Show de bolinhas, substituindo esses resultados que a gente encontrou, obtemos que:

F E = k q 1 q 2 r 2

F E = ( 9 × 10 9 ) 1,6 × 10 - 19 1,6 × 10 - 19 1,5 × 10 - 15 2

E resolvendo essas multiplicações, temos:

F E = 102   N

Ou seja, a força de repulsão entre dois prótons separados por uma distância equivalente a r = 1,5 × 10 - 15 é igual a F E = 102 N.

Como calcular a intensidade da força de repulsão entre duas cargas?

Também podemos dizer que a intensidade da força entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos valores das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

Quanto vale ok na lei de Coulomb?

“A força de atração ou de repulsão entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto do módulo das cargas elétricas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas”. A constante ε0 vale 8,85x10-12C²/N². m².

Como calcular duas cargas?

A fórmula criada por Coulomb é utilizada para descrever a intensidade da interação mútua entre duas cargas puntiformes....Para que é usada a fórmula da força elétrica e como calcular?

1. Q1 = 2,0 x 10-6 C.
2. Q2 = 8,0 x 10-6 C.
3. Q3 = – 3,0 x 10-6 C.
4. K N.m2/C.

Como calcular a força elétrica?

• Para calcular a força elétrica os sinais das cargas elétricas não são levados em consideração, apenas seus valores. Veja como calcular a força elétrica com os exemplos a seguir. Exemplo 1 : Duas partículas eletrizadas, q 1 = 3,0 x 10 -6 C e q 2 = 5,0 x 10 -6 C, e de dimensões desprezíveis situam-se a uma distância de 5 cm uma da outra.

Como calcular a intensidade da força elétrica de repulsão?

• If playback doesn't begin shortly, try restarting your device. Calcule a intensidade da força elétrica de repulsão entre duas cargas puntiformes 3.10 -5 e 5.10 -6 que se encontram no vácuo, separadas por uma distância de 15 cm. Uma esfera recebe respectivamente cargas iguais a 2 μC e -4 μC, separadas por uma distância de 5 cm.

Qual a equação da força elétrica?

• A equação da força elétrica foi descoberta pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb, no fim do século XVIII. Utilizando uma balança de torção, formulou a Lei da Força Elétrica, conhecida como Lei de Coulomb. A equação formulada é a responsável pelo estudo de atração e repulsão apresentada pelos corpos eletrizados.

Qual a diferença entre a força elétrica e o campo elétrico?

• Uma vez que o módulo da força elétrica que atua entre duas cargas é inversamente proporcional à distância que as separa, o gráfico que relaciona essa força com a separação entre as cargas terá um formato parecido com o gráfico a seguir: A força elétrica e o campo elétrico são grandezas intimamente relacionadas.

A lei de Coulomb é a lei da Física que nos permite calcular a força de interação entre cargas elétricas. De acordo com essa lei, a força elétrica é proporcional ao produto do módulo de duas cargas elétricas, bem como inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

Veja também: Eletricidade – principais conceitos dessa importante área da Física

O que diz a lei de Coulomb?

De acordo com a lei de Coulomb, desenvolvida pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb(1736-1806), é possível determinar o módulo da força elétrica entre duas partículas eletricamente carregadas com as cargas Q1 e Q2, fixas, localizadas no vácuo e separadas por uma distância d, por meio da seguinte expressão:

Q1 e Q2 – cargas elétricas (C)
k0 – constante eletrostática do vácuo (k0 = 9.109 N.m²/C²)
d – distância entre as cargas (m)

Coulomb foi capaz de obter a expressão mostrada anteriormente de maneira empírica, isto é, por meio da experimentação. Os experimentos que permitiram a Coulomb descobrir a lei de atração e repulsão entre cargas elétricas foram feitos com uma balança de torção, um instrumento de medida criado por ele mesmo que é capaz de realizar medidas precisas e que posteriormente foi utilizado por outros pesquisadores, como Henry Cavendish no estudo da gravitação universal.

Ainda em concordância com a lei de Coulomb e também com a terceira lei de Newton, conhecida como a lei da ação e reação, cargas de sinais iguais tendem a se repelir, com forças de mesma direção e sentidos opostos:

Cargas de sinais contrários, por sua vez, tendem a se atrair com forças iguais, e cada uma dessas forças também apresenta sentido oposto:

Fórmula da lei de Coulomb

Como mostrado anteriormente, de acordo com a lei de Coulomb, a força de interação entre duas partículas eletricamente carregadas, de cargas Q1 e Q2, separadas no vácuo a uma distância d, pode ser calculada por meio da seguinte fórmula:

Existe ainda uma relação entre a força elétrica e o campo elétrico. O campo elétrico é a propriedade das cargas elétricas que faz com que elas sejam capazes de interagir com outras cargas. Quando uma carga elétrica é inserida em uma região dotada de campo elétrico, uma força elétrica passa a agir sobre ela.

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A força elétrica possui a mesma direção e sentido do campo elétrico, a menos que uma das cargas que interajam tenha sinal negativo. Nesse caso, o sentido da força elétrica é invertido com relação ao sentido do campo elétrico.

A fórmula que relaciona os módulos das grandezas força e campo elétrico é a seguinte:

E – campo elétrico (N/C)
d – distância até a fonte do campo elétrico (m)

Gráfico da lei de Coulomb

O gráfico da força elétrica com relação à distância entre duas cargas está representado na figura a seguir:

Uma vez que a força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas, quando a distância entre as cargas é d, a força de interação entre elas é F. Dobrando-se a distância entre elas, a força diminui quatro vezes; triplicando-se a distância entre as cargas, a força entre elas será dividida por nove e assim por diante.

Veja também: Aceleração da gravidade – quanto vale, como calculá-la e exercícios resolvidos

Exercícios resolvidos sobre a lei de Coulomb

Questão 1 — (EEAR) Duas cargas são colocadas em uma região onde há interação elétrica entre elas. Quando separadas por uma distância d, a força de interação elétrica entre elas tem módulo igual a F. Triplicando-se a distância entre as cargas, a nova força de interação elétrica em relação à força inicial será:

a) diminuída 3 vezes.

b) diminuída 9 vezes.

c) aumentada 3 vezes.

d) aumentada 9 vezes.

Resolução:

Quando as cargas se encontram a uma distância d, a força elétrica entre elas vale F, desse modo, ao triplicarmos a distância entre as cargas, estaremos em uma distância 3d. Vamos calcular o valor da nova força elétrica entre as cargas:

De acordo com o cálculo, a força elétrica entre as cargas deverá diminuir nove vezes, portanto a resposta correta é a letra B.

Questão 2 — (Udesc) Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a da definição precisa da natureza da força elétrica realizada, principalmente, pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados, resumindo suas conclusões em uma relação que conhecemos atualmente como Lei de Coulomb.

Considerando a Lei de Coulomb, assinale a alternativa correta.

a) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre esses corpos.

b) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos.

c) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos.

d) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional à distância entre esses corpos.

e) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional à distância entre esses corpos e inversamente proporcional ao produto das cargas.

Resolução:

A alternativa correta é a letra C, que é o próprio enunciado da lei de Coulomb. Segundo essa lei, a força elétrica é proporcional ao produto das cargas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.  

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Qual a força de repulsão?

Qual o valor da força elétrica de repulsão entre duas cargas?