Questões Militares de Física - Eletrostática e Lei de Coulomb. Força Elétrica.

RAIOS CAUSAM 130 MORTES POR ANO NO BRASIL; SAIBA COMO PREVENIR

Começou a temporada de raios e o Brasil é o lugar onde eles mais caem no mundo.

Os raios são fenômenos da natureza impressionantes, mas causam mortes e prejuízos. Todos os anos morrem em média 130 pessoas no país atingidas por essas descargas elétricas. (...)

(...) Segundo as pesquisas feitas pelo grupo de eletricidade atmosférica do INPE, o número de mortes por raios é maior do que por deslizamentos e enchentes. E é na primavera e no verão, época com mais tempestades, que a preocupação aumenta (...)

          (Disponível em: ww1.g1.globo.com/bom-dia-brasil. Acesso em:16 fev.2017)

Como se pode verificar na notícia acima, os raios causam mortes e, além disso, constantemente há outros prejuízos ligados a eles: destruição de linhas de transmissão de energia e telefonia, incêndios florestais, dentre outros.

As nuvens se eletrizam devido às partículas de gelo que começam a descer muito rapidamente, criando correntes de ar bastante bruscas, o que provoca fricção entre gotas de água e de gelo, responsável pela formação e, consequentemente, a acumulação de eletricidade estática. Quando se acumula carga elétrica negativa demasiadamente na zona inferior da nuvem (este é o caso mais comum) ocorre uma descarga elétrica em direção ao solo (que por indução eletrostática adquiriu cargas positivas).

Considere que a base de uma nuvem de tempestade, eletricamente carregada com carga de módulo igual a 2,0 ⋅10² C , situa-se a 500 m acima do solo. O ar mantém-se isolante até que o campo elétrico entre a base da nuvem e o solo atinja o valor de  5,00 ⋅ 10⁶ V /m.

Nesse instante a nuvem se descarrega por meio de um raio que dura 0,10 s. Considerando que o campo elétrico na região onde ocorreu o raio seja uniforme, a energia liberada neste raio é, em joules, igual a 

Numa região em que existe um campo elétrico, uma partícula com carga q = 1,5 . 10^–9 se desloca do ponto A ao ponto B. Durante esse deslocamento, a força elétrica realiza um trabalho igual a 9 . 10^–3 J sobre a partícula. Em V, a diferença de potencial V_A – V_B entre os dois pontos considerados vale:

Analise a figura abaixo

                                      

As cargas pontuais Q₁ = +q_o e Q₂=-q_o estão equidistantes da carga Q₃, que também possui módulo igual a q_o, mas seu sinal é desconhecido. A carga Q₃ está fixada no ponto P sobre o eixo y, conforme indica a figura acima. Considerando D=2,0m e kq_o²=10N.m² (k é a constante eletrostática), qual a expressão do módulo da força elétrica resultante em Q₃, em newtons, e em função de y? 

Quando uma diferença de potencial é aplicada entre dois pontos de um condutor qualquer, um campo elétrico é estabelecido em seu interior, fazendo com que as cargas elétricas livres no condutor entrem em movimento.

Esse fluxo de carga por unidade e tempo é denominado de 

Numa região limitada do espaço, existe um potencial elétrico dado por V (x, y) =A.exp[k (x-y)], onde A é uma constante negativa e k uma constante positiva, ambas com a dimensão apropriada. Caso se identifique a direção norte com o eixo y positivo e a direção leste com o eixo x positivo, pode-se dizer que, na origem, o vetor campo elétrico aponta para