Problem

Uma pequena esfera imóvel carrega uma carga líquida Q. Você realiza o seguinte experimento...

Uma pequena esfera imóvel carrega uma carga líquida Q. Você realiza o seguinte experimento para medir Q: lança uma pequena partícula de massa m = 4,00 × 10−4 kg e carga q = 5,00 × 10−8 C a partir de uma grande distância di-retamente na direção do centro da esfera. O aparelho que você está utilizando mede a velocidade v da partícula em função da distância x da esfera. Como a massa da esfera é muito maior que a massa da partícula projetada, você supõe que a esfera se mantém em repouso. Como todos os valores medidos de x são muito maiores que o raio dos dois objetos, você trata ambos os objetos como partículas puntiformes. Você faz um gráfico de v2 versus (l/x) com seus dados (Figura P23.80). A linha reta v2 = 400 m2/s2 − [(15,75 m3/s2)/x] fornece um bom ajuste para os pontos dos dados. (a) Explique por que o gráfico é uma linha reta. (b) Qual é a velocidade inicial v0 da partícula quando ela está muito longe da esfera? (c) Determine Q. (d) Qual é a distância mínima da esfera que a partícula alcança? Suponha que essa distância seja muito maior que os raios da partícula e da esfera, portanto continue tratando-as como partículas puntiformes e supondo que a esfera permanece em repouso.