Lei de Newton

Solução:

Considere a figura abaixo:

Dados do problema:

m1=0,05 kg

m2=0,025 kg

a1= 100 m/s2

d=5 m

a2 = ?

q1 =q2 =?

Como sabemos da Segunda Lei de Newton o módulo da força é dado por:

Então calculando o módulo da força sobre a carga q1 teremos:

A carga 2 exerce a força de 5N sobre a carga 1 (F21.=5 N). Como sabemos as forças entre as cargas obedecem à Terceira Lei de Newton (Ação e Reação)

Então temos que a força que a carga e exerce sobre a carga 2 é: F12= 5 N

Aplicando novamente a Segunda Lei de Newton: F

Veja como a resposta está coerente com a Segunda Lei de Newton: a carga 2 por ter maior massa terá menor aceleração

Para calcular o valor da carga, vamos aplicar a Lei de Coulomb:

Como as cargas têm o mesmo valor (q1=q e q2= - q), o módulo da força entre elas será:

Exemplo 4

Duas cargas puntiformes, q1=+q e q2=+4q, estão separadas por uma distância L, como mostra a figura abaixo Uma terceira carga deve ser colocada de forma que o sistema inteiro fique em equilíbrio. Determinar o sinal, o módulo e a localização da terceira carga.

Solução:

( Fonte: http://www.if.ufrgs.br/fis/EMVirtual/cap1/cargas.htm) Como as duas cargas são de mesmo sinal, a força entre elas é repulsiva, de modo que apenas uma carga negativa colocada entre elas pode equilibrar o sistema, conforme mostra a figura ao lado. Assim, para o equilíbrio, devemos ter

Para você se exercitar, desenhe as forças que agem sobre as cargas

A condição de equilíbrio imposta ao sistema exige que:

(1)

(2)

(3)

Observe que F21: representa a força sobre a carga 2, exercida pela carga 1, e assim por diante. Isso reforça aquela observação anterior de que esta notação é arbitrária. Ao resolver um exercício, você pode escolher qual notação usar, desde que permaneça fiel à notação usada em toda a resolução do exercício

Da terceira das equações, temos

onde

escolhemos o sinal +, tendo em vista que x deve estar entre as cargas. Para calcular o módulo da terceira carga, usamos, p. ex.,