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Física para o Ensino Médio Gravitação, Eletromagnetismo e ... - pucrs

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<strong>Física</strong> <strong>para</strong> o <strong>Ensino</strong> <strong>Médio</strong> – Lei de Coulomb<br />

A constante k que aparece na fórmula é chamada de “constante<br />

da lei de Coulomb” ou de constante dielétrica. O valor desta constante é<br />

definido conforme o sistema de unidades utilizado. No Sistema Internacional,<br />

as cargas q e Q são dadas em coulombs, a distância d é dada em<br />

metros, e o valor da constante no vácuo é:<br />

k =<br />

9x10<br />

9<br />

Nm<br />

C²<br />

2<br />

Vemos que a fórmula acima é muito parecida com a lei da gravitação<br />

universal. Podemos até dizer que do ponto de vista puramente<br />

matemático, são a mesma equação. Porém, cada uma tem seu próprio<br />

significado físico. Vejamos as diferenças e as similaridades.<br />

Onde tínhamos massa na fórmula da força gravitacional, temos<br />

agora carga na fórmula da força elétrica. No caso gravitacional, dizemos<br />

que matéria atrai matéria e a força é proporcional à razão direta do produto<br />

das massas. No caso elétrico, isso é verdade se as cargas forem de<br />

sinais opostos, e podemos concluir que carga atrai carga na razão direta<br />

do produto do módulo das cargas. Se as cargas tiverem o mesmo sinal,<br />

dizemos que elas se repelem, sendo a força também proporcional ao<br />

produto do módulo das cargas. Em ambos os casos, o vetor força aponta<br />

na linha que une as cargas.<br />

A constante universal da gravita-<br />

k (N m<br />

ção G cede lugar na fórmula da força elétrica<br />

à constante dielétrica k. Com<strong>para</strong>ndo<br />

as ordens de grandezas destas duas constantes,<br />

vemos que a força gravitacional é<br />

muito menos intensa que a força elétrica.<br />

A constante k é característica do ambiente<br />

onde estamos estudando os fenômenos<br />

elétricos. Alguns valores são apresentados<br />

na tabela ao lado. Quando realizamos experiências no ar seco podemos<br />

tomar como excelente aproximação o valor dado acima <strong>para</strong> o vácuo.<br />

Se afastarmos uma carga da outra, a força de interação<br />

decresce rapidamente como mostrado no gráfico abaixo. De modo<br />

particular, se duplicarmos a distância, a força diminui por um fator<br />

quatro, devido ao quadrado no denominador. Podemos observar que<br />

2 /C2 )<br />

vácuo 9,0 x 109 petróleo 3,6 x 109 benzeno 2,3 x 109 etanol 3,6 x 108 água 1,1 x 108 53

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