Questão 60
AFA 2020
(AFA - 2020)
Uma carga positiva Q distribui-se uniformemente ao longo de um anel fixo não condutor de centro C. No ponto P, sobre o eixo do anel, abandona-se em repouso uma partícula com carga elétrica q, conforme ilustrado na figura abaixo. Sabe-se que depois de um certo tempo essa partícula passa pelo centro C do anel. Considerando apenas as interações elétricas entre as cargas Q e q, pode-se afirmar que:
Quando a partícula estiver no centro C do anel, ela experimentará equilíbrio instável.
Quando a partícula estiver no centro C do anel, ela experimentará equilíbrio estável..
A medida que a partícula se desloca em direção ao centro C do anel, a energia potencial elétrica das cargas Q e q aumenta.
A medida que a partícula se desloca em direção ao centro C do anel, a energia potencial elétrica das cargas Q e q é igual a energia potencial do início do movimento.
Gabarito:
Quando a partícula estiver no centro C do anel, ela experimentará equilíbrio estável..
Resolução:
Pelo enunciado, podemos inferir que
Desse modo, o disco irá atrair a carga q, o que diminuirá a energia potencial do sistema, o que inviabiliza os itens C e D.
Além disso, por ter sinal contrário ao do disco, no ponto C a carga q apresenta equilíbrio ESTÁVEL na direção perpendicular ao plano do disco e INSTÁVEL em qualquer outra direção de perturbação.
Nota:
Utilizando aqui o Teorema de Earnshaw, que afirma que é impossível obter um equilíbrio do tipo estável se temos um corpo que sofre ação apenas de forças elétricas poderiamos inferir que o corpo sofre equilíbrio do tipo instável. Contudo, é possível notar que caso a partícula se restrinja a se mover na direção z ele poderia estar em equilíbrio estável. Acreditamos que a AFA pretendia se referir a direção perpendicular ao disco (direção do movimento da carga) e assinalamos item B. Portanto, existe dupla interpretação nessa questão.
ALTERNATIVA B