Lei de Coulomb: o que é, fórmula e exercícios!
O conteúdo de Física para os estudantes que vão prestar o vestibular basicamente pode ser dividido em dois grandes grupos: a Física Mecânica, e a Física Elétrica. Deste modo, dentre todas as matérias da física elétrica, destacamos a lei de Coulomb, até porque, a interpretação de seu conceito, bem como a aplicação de sua fórmula, constantemente aparecem nas provas dos vestibulares tradicionais.
Em vista disso, preparamos um conteúdo explicando tudo sobre o que é lei de Coulomb, como é determinada a força elétrica entre duas ou mais cargas e de que forma este tema poderá ser abordado no Enem e outros vestibulares. Acompanhe!
O que é Lei de Coulomb?
A lei de Coulomb nada mais é do que uma lei física que possibilita determinar a intensidade da força elétrica de atração ou repulsão existente entre duas cargas elétricas.
Em outras palavras, se temos duas cargas elétricas positivas (as quais vão se repelir), a lei de coulomb consegue estabelecer com exatidão qual a força repulsiva que cada carga alcançará. Já no caso de um par de cargas opostas (as quais vão se atrair), a lei de coulomb nos permite mensurar a intensidade da força elétrica atrativa entre elas.
Qual a relação da força elétrica com a Lei de Coulomb?
Como ressaltamos, para calcular a força elétrica atuante em um conjunto de cargas é preciso utilizar a lei de Coulomb, ou seja, é só a partir da fórmula da lei de Coulomb que conseguimos encontrar a intensidade da força elétrica.
Qual a fórmula da Lei de Coulomb?
A fórmula da lei de Coulomb nos sugere que a força elétrica entre duas cargas é proporcional ao valor das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
Logo, temos que 
em que:
- F – força elétrica dada em N (newton) entre as duas cargas;
- k – é a constante dielétrica do vácuo , dada por 9,0.109 N.m²/C²;
- Q1 – intensidade da carga elétrica dada em c (coulomb) da carga 1;
- Q2 – intensidade da carga elétrica dada em c (coulomb) da carga 2;
- d – distância em m (metros) entre as duas cargas.
Exercícios Lei de Coulomb
Confira abaixo 3 exemplos de questões de vestibular que exploram tanto a interpretação conceitual da lei de Coulomb quanto a aplicação de sua fórmula.
1. (PUC-RJ) Antes da primeira viagem à lua, vários cientistas da NASA estavam preocupados com a possibilidade de a nave lunar se deparar com uma nuvem de poeira carregada sobre a superfície da lua.
Suponha que a lua tenha uma carga negativa. Então, ela exerceria uma força repulsiva sobre as partículas de poeira carregadas, também, negativamente. Por outro lado, a força gravitacional da lua exerceria uma força atrativa sobre estas partículas de poeira.
Suponha que, a 2 km da superfície da lua, a atração gravitacional equilibre exatamente a repulsão elétrica, de tal forma que as partículas de poeira flutuem.
Se a mesma nuvem de poeira estivesse a 5 km da superfície da lua:
a) a gravidade ainda equilibraria a força eletrostática, mas apenas se a poeira perdesse carga.
b) a gravidade ainda equilibraria a força eletrostática, e as partículas de poeira também flutuariam.
c) a gravidade ainda equilibraria a força eletrostática, mas apenas se a poeira perdesse massa.
d) a gravidade seria maior que a força eletrostática, e a poeira cairia.
e) a gravidade seria menor que a força eletrostática, e a poeira se perderia no espaço.
Resolução
Alternativa correta é a letra “b”. Neste caso, a força elétrica Fe se iguala com a força gravitacional Fg:
Fe = kQ1q2/d²
Fg = GMm/d²
kQ1q2/d² = GMm/d²
kQ1q2 = GMm.
Ou seja, independente da distância entre a nuvem de poeira e a superfície lunar, haverá sempre o equilíbrio entre o par de forças.
2. (UFJF) Duas esferas igualmente carregadas, no vácuo, repelem-se mutuamente quando separadas a uma certa distância. Triplicando a distância entre as esferas, a força de repulsão entre elas torna-se:
a) 3 vezes menor
b) 6 vezes menor
c) 9 vezes menor
d) 12 vezes menor
e) 9 vezes maior
Resolução
Alternativa correta letra “e”. Basta calcularmos a força elétrica a partir da lei de Coulomb, veja:
F = (k . Q1 . Q2)/d2
F’ = (k . Q1 . Q2)/(3d)2
F’ = (k . Q1 . Q2)/9d2
F’ = F/9
Isto é, F’ é 9 vezes menor que F.
3) (UNIFESP-SP) Duas partículas de cargas elétricas Q = 4,0 × 10-16 C e q‚ = 6,0 × 10-16 C estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0.10-9 m. Sendo k = 9,0.109 N.m2/C2, a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de:
a) 1,2.10-5.
b) 1,8.10-4.
c) 2,0.10-4.
d) 2,4.10-4.
e) 3,0.10-3.
Resolução
Alternativa correta letra “d”. Aplicando a fórmula da lei de Coulomb, temos:
F = (k . Q1 . Q2)/d2
F = (9,0×109 . 4,0 × 10-16 . 6,0 × 10-16)/(3,0×10-9)2
F = (9,0×109 . 4,0 × 10-16 . 6,0 × 10-16)/(3,0×10-9 . 3,0×10-9)
F = (3,0×109 . 4,0 × 10-16 . 2,0 × 10-16)/(10-18 )
F = (24×109× 10-16× 10-16)/(10-18 )
F = (24×10-23)/(10-18 )
F = 24×10-5
F = 2,4×10-4 N.
Portanto, agora que você já sabe o que é lei de Coulomb, bem como de que forma deve ser aplicada a sua fórmula, é interessante praticar ainda mais exercícios para melhorar a fixação da matéria. Além disso, vale destacarmos a importância de saber interpretar os conceitos desta lei, considerando questões que caem no vestibular cobrando apenas análises teóricas acerca do assunto.
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