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Força elétrica
Qual deve ser a distância entre uma carga puntual de 20 µC e outra de 40 µC para
que a força elétrica entre ambas seja de 4 N?
Os filósofos na Grécia antiga já estudavam o fenômeno da atração entre um pedaço de
âmbar friccionado e pedacinhos de palha. Atualmente, damos a essa força o nome de
força eletrostática.
Essa força ocorre devido a carga elétrica das partículas fundamentais da matéria. A
carga elétrica é uma propriedade associada à própria existência das partículas. Assim,
convencionou-se atribuir carga positiva aos prótons e carga negativa aos elétrons,
sendo que cargas de sinais iguais se repelem (força de repulsão) e cargas de sinais
diferentes se atraem (força de atração)
Em 1875, Charles-Augustin Coulumb, com base em experimentos de laboratório,
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propôs a seguinte lei que rege a força entre partículas elétricas : F = K (Q1Q2)/r ,
onde Q1 e Q2 são os valores das cargas em questão e r a distância entre elas. No
laboratório, Coulumb determinou que a Força entre as partículas era diretamente
proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da
distância entre elas. Para produzir uma igualdade, Coulumb introduziu a constante K,
chamada de constante eletrostática. Por motivos históricos a constante K é escrita na
forma 1/4 0, onde 0 é chamada de constante elétrica. O valor de K é 8,99 . 109 N .
m2/C
É interessante observar que esta lei tem a mesma forma que a equação de Newton
para a atração gravitacional, sendo que utilizamos a equação de Newton somente para
forças atrativas. Um dos campos de fronteira da física atual é o estudo da possibilidade
de forças repulsivas entre matéria, o que explicaria a observação que as galáxias estão
se afastando umas das outras com velocidade crescente, isto é, o universo está se
expandindo cada vez mais rápido.
Mas forças são grandezas vetoriais, e se possível devemos representar graficamente o
problema. No caso do exercício temos a situação de duas cargas positivas, Q1 e Q2,
separadas por uma distância r, sofrendo uma força de repulsão de 4N.
→
→
←●
Q1
r
Q2
Substituindo os valores na fórmula temos:
F= 4N
Q1= 20 . 10-6 C
Q2 = 40 . 10-6 C
K = 8,99 . 109 N . m2/C
r= √
⇒
●→
r = 1,34 m.