Em uma calha feita de material isolante e perfeitamente cir...

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Q438717 Engenharia Elétrica
Em uma calha feita de material isolante e perfeitamente circular com diâmetro D = 20 cm, uma carga elétrica pontual q1 = 2,0 μC está fixada em uma das bordas conforme ilustrado na Figura abaixo.

                                      imagem-013.jpg

Outra carga pontual q2 , com massa m2 = 30 g, pode movimentar-se livremente e sem atrito sobre a superfície interna da calha.

Sendo assim, qual deve ser o valor da carga elétrica q2 , em microcoulombs (μC), de modo que esta permaneça em repouso dentro da calha na posição indicada na Figura?

Dado 1 /4π∈0 = 9.109Nm2/C2
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Não estou conseguindo encontrar a distância entre as duas cargas

F = (k . Q1 . Q2) / d²

 

Para encontrar a distância, utiliza-se a lei dos senos:

d/sen(120)  = r/sen(30)

d = 10*sqrt(3). 10^-2 metros 

Nesta questão a carga q1 encontra-se fixa e precisamos fazer a análise dos vetores de forças sobre a carga q2, cuja a massa é de 0,03kg. O posicionamento da carga q2 dentro de um arco gera um triângulo retângulo com relação a cada extremidade do arco. A partir disto, verifica-se que a distância entre ambas as cargas é de 0,2 √3/2, ou seja 0,1√3m.

A partir da análise dos vetores de força sobre a carga q2 verifica-se que:

Fe.cos(30°) = m2.g

onde:

Fe = k (q1.q2)/d²

9.10^9 . (2.10^(-6).q2)/ (0,03) = 0,03.10

q2 = 10^(-3)/ 2.10^3 = 0,5uC

Letra (C)

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