Força elétrica: Alcance e limitações da Lei de Coulomb.

dois objetos carregados interagem entre si por meio de uma força elétrica que pode ser repulsiva ou Atrativa as características dessa força são regidas por uma lei muito importante do eletromagnetismo a lei de colomb e é dela que eu vou falar nesse [Música] vídeo Olá pessoal sou eu des filete bem-vindo Ao Verbo científica antes da gente seguir no vídeo se inscreva no canal e já dê um like nesse vídeo para que o YouTube possa mostrá-lo para mais pessoas é fácil demonstrar que dois corpos carregados eletricamente exercem uma força um sobre o outro por exemplo se nós

colocarmos duas pequenas esferas com cargas Opostas leves e Livres Para que elas possam se mover próximas uma da outra nós veremos que elas vão se atrair por outro lado se as esferas tiverem o mesmo tipo de carga ou seja cargas com o mesmo sinal ambas positivas ou ambas negativas então elas vão se repelir o que nós queremos saber aqui é quais são os fatores que afetam a intensidade da força entre essas esferas para responder isso o físico francês Charles de columb investigou as forças elétricas na década de 1780 usando uma balança de torção muito parecida

com a balança usada por Henry Cavendish para os seus estudo sobre a força gravitacional columbo foi capaz de preparar pequenas esferas com diferentes magnitudes de de carga nas quais a proporção entre as cargas era conhecida ele mostrou que a força elétrica que as duas esferas carregadas exerciam entre si era diretamente proporcional à carga de cada uma delas ou seja se a carga em qualquer uma delas fosse duplicada a força também seria duplicada e se a carga em ambas fossem duplicadas a força aumentaria por quatro vezes o seu valor original Isso foi o que colomb observou

quando a distância entre as duas cargas era mantida fixas nos seus experimentos quando columb variou a distância entre as esferas mantendo fixas suas cargas ele descobriu que a força diminuía com a distância entre elas mas especificamente ela diminuía com o inverso do quadrado da distância ou seja cada vez que a distância dobrada a força entre as esferas carregadas diminuía para 1/4 do seu valor original com isso columb concluiu que a intensidade da força elétrica entre as duas esferas carregadas é proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas isso

é exatamente o que diz de forma matemática a expressão dada para a lei de columb aqui k é uma constante de proporcionalidade que frequentemente é escrita em termos de uma outra constante a y0 que é a permissividade do Espaço Livre a permissividade está relacionada à efetividade da força elétrica e e caracteriza a resposta de um meio a um campo elétrico aplicado dessa forma a lei de columb pode ser escrita dessa forma aqui que é mais convencional em livros de graduação a validade da lei de columb hoje repousa em medições de precisão que são muito mais

sofisticadas do que o experimento original de colomb a lei de colomb tem algumas características importantes a serem observadas A primeira é que o expoente dois que aparece na distância apesar de ter sido usado de forma arbitrária por columb veio posteriormente a se mostrar preciso em uma parte em 10 a 16 ou seja a precisão é até a 16ª casa decimal outra coisa a lei de colomb nos dá o módulo da força elétrica que uma das cargas exerce sobre a outra Mas quais são a direção e o sentido dessa força bem a direção da força elétrica

é sempre ao longo da linha que une as duas cargas enquanto que o sentido da força vai depender dos sinais das Cargas em interação se as duas cargas têm o mesmo sinal a força em uma das cargas é direcionada para longe da outra elas se repelem se as duas cargas têm sinais opostos a força de uma carga é direcionada para a outra nesse caso elas se atraem Observe que a força que as cargas exercem entre si é igual mas tem sentidos opostos o que satisfaz a terceira lei de Newton a constante de proporcionalidade k na

lei de columb é semelhante à constante gravitacional g na lei de gravitação de Newton Mas em vez de ser um número muito pequeno como o g o k é um número muito grande no eletromagnetismo aproximadamente 9 bilhões de New por met qu por colb quadrado isso implica que se uma carga de um cumb fosse colocada em cada uma das esferas e estas fossem separadas por uma distância de 1 m a força resultante entre as duas seria de 9 bilhões de newtons essa enorme força seria maior que o peso de 10 navios de guerra claro que

quase nunca nos deparamos com cargas tão grandes quanto um colomb as cargas produzidas por fricção em objetos comuns como um pente ou um bastão de plástico são tipicamente em torno de um microcomp ou menos como vimos nesse vídeo a carga elétrica é quantizada e o seu valor elementar é tão pequeno que normalmente não notamos essa quantização nas cargas macroscópicas por exemplo uma simples carga de um microcom requer cerca de bilhões e bilhões de elétrons e assim essa carga Parece mesmo ser contínua é como uma gota de água que apesar de ter 10 a 23 moléculas

de água como suas unidades elementares nos parece contínua no mundo macroscópico tal como apresentado a lei de colomb é útil apenas para as cargas pontuais e em situações onde seus tamanhos sejam muito menores do que as distâncias que as separam agora para objetos de tamanho finito onde a carga está distribuída uniformemente a lei de colob continua útil mas nesse caso é preciso realizar uma soma infinita sobre todas as cargas que estão distribuídas no corpo para se obter a força resultante no ponto desejado uma outra limitação é que a lei de colomb descreve a força entre

duas cargas apenas se elas estiverem em repouso forças adicionais entram em Ação quando as cargas estão em movimento Mas isso só será tratado mais adiante ainda nessa série lembre-se de que a lei de colomb fornece a força em uma carga devido apenas uma outra carga se várias cargas estiverem presentes a força resultante em qualquer uma delas será a soma vetorial das forças devidas a cada uma das outras Esse princípio de superposição é baseado em experimentos e no diz que os vetores de força elétrica somam-se como qualquer outro vetor a lei de columb se parece muito

com a lei da gravitação universal que expressa a magnitude da força gravitacional que uma massa exerce sobre outra massa elas T muitas coisas em comum ambas são leis do Inverso do quadrado ambas apresentam proporcionalidade entre as propriedades de cada objeto a massa no caso gravitacional e a carga no caso elétrico e ambas atuam sem a necessidade de contato entre os corpos envolvidos uma grande significativa diferença entre essas duas leis é que a força da gravidade é sempre Atrativa enquanto que a força elétrica pode ser tanto Atrativa quanto repulsiva e isso é assim porque a carga

elétrica existe em duas diferentes formas positiva e negativa enquanto que a massa é sempre positiva outra diferença notável tem a ver com a intensidade das forças enquanto a força gravitacional as partículas é extremamente pequena a força elétrica entre elas é enorme para se ter noção disso basta você comparar a força de 9 bilhões de newtons que existe entre duas cargas de um cumb separadas por 1 m de distância com a força gravitacional desprezível de duas massas de 1 kg separadas por 1 m de distância para que a força gravitacional fosse de apenas 1 newon as

massas a 1 m de distância teriam que ser de aproximadamente 122 Tonel ao compararmos as forças gravitacional e elétrica entre um próton e um elétron que são duas partículas para as quais as massas e as cargas são bem conhecidas vemos que a razão entre as duas forças é da ordem de 10 a 39 Ou seja a força elétrica é maior do que a força gravitacional por um fator astronômico este fator enorme explica porque um pedaço de objeto plástico carregado pode levantar pedaços de papel mesmo que toda a massa da terra esteja puxando o papel para

baixo a Lady colomb foi um marco inicial para o estudo formal do eletromagnetismo ela revelou o comportamento da eletrostática e a natureza da força elétrica explicando muitos fenômenos que até então não eram possíveis de se explicar e o mais importante ela passou a guiar todos os demais cientistas na direção certa para as novas descobertas é isso caso tenha gostado dessa explicação dê um like agora é seu like que vai dizer pro YouTube que esse conteúdo é interessante e que vale a pena ser disseminado se inscreva no canal tenha verb científico abraço e até a próxima