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Paraná UFPR 2010.2 Questão: 56 Física Eletricidade e Magnetismo Geral 

Um professor de Física idealizou uma experiência para apresentar a lei de conservação de energia e discutir as transformações de um tipo de energia em outro. A figura a seguir mostra o sistema visto de cima, nas situações inicial e final. O movimento ocorre no plano horizontal e sem atrito. O professor considerou duas pequenas esferas com massas m1 e m2 e cargas Q1 e Q2 de mesmo sinal, inicialmente fixas, separadas por uma distância d1. A esfera 1 permanece fixa durante o experimento. Como as esferas têm cargas de mesmo sinal, há uma força elétrica repulsiva entre elas. Assim, quando a esfera 2 é solta, ela se afasta da esfera 1, movendo-se horizontalmente até colidir com um objeto em forma de U, que tem massa desprezível e está situado inicialmente a uma distância d1 + d2 da esfera 1. O objeto possui um encaixe, de modo que a esfera 2 permanece em contato com ele durante o
movimento subsequente. A mola, de constante elástica K e massa desprezível, é comprimida até que o objeto em forma de U e a esfera 2 parem. Nesse instante, a mola está comprimida de uma distância d3. A aceleração da gravidade no local do experimento tem módulo g.


a) Discorra sobre as formas de energia envolvidas nesse sistema e as transformações que ocorrem entre elas.

b) Considerando Q1 = Q2 = Q, d1 = d3 = d, d2 = 2d e m1 = m2 = m, obtenha uma expressão algébrica para o módulo da carga Q que deve ser colocada em cada esfera, em termos de K, d e ε0.



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Física Eletricidade e Magnetismo

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