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