Problem

Duas esferas idênticas estão suspensas por fios de seda de comprimento L = 0,500 m, presos...

Duas esferas idênticas estão suspensas por fios de seda de comprimento L = 0,500 m, presos em um ponto comum (Figura P21.62). Cada esfera possui massa m = 8,00 g. O raio de cada esfera é muito pequeno em comparação à distância entre as esferas, de modo que elas podem ser consideradas cargas puntiformes. Uma esfera possui uma carga q1 e a outra possui uma carga diferente q2; as esferas se afastam e, quando elas atingem o equilíbrio, cada fio forma um ângulo θ = 20,0° com a vertical. (a) Faça um diagrama do corpo livre para cada esfera na posição de equilíbrio, identificando com símbolos todas as forças que atuam em cada esfera. (b) Determine o módulo da força eletrostática que atua sobre cada esfera e calcule a tensão cm cada fio. (c) Com base nos dados do problema, o que você pode concluir sobre os módulos e os sinais das cargas q1 e q2? Explique. (d) Agora um pequeno fio condutor é conectado entre as duas esferas, permitindo que ocorra uma transferência de cargas de uma para outra até que as duas esferas fiquem com cargas iguais; a seguir, o fio condutor é removido. Então, cada fio de seda passa a formar um ângulo de 30,0° com a vertical. Calcule os valores das cargas originais q1 e q2. (Dica: a carga total das duas esferas permanece constante.)