Dissertativa 3 - 2ª Fase - Dia 2 - IME 2022

Considere um meio hipotético onde os corpos $C_A, C_B \mathrm{e} C_C$, todos de massa m, estão fixados no espaço conforme mostra a Figura 1 e, inicialmente, carregados eletricamente com cargas $Q_A=+5 \mathrm{C}$; $Q_B=-5 \mathrm{C}$; e $Q_C=+30 \mathrm{C}$, respectivamente. O corpo ${\mathrm{C}}_{\mathrm{B}}$ está na extremidade de uma barra feita com material isolante. Um dispositivo eletrônico controla a quantidade de cargas elétricas positivas em ${\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}$ por meio de injeção de corrente no corpo.

Dados:

• aceleração da gravidade: g = 10 m/s²;
• massa dos corpos: m = 0,2 kg.

Considerações:

• o fluxo positivo de corrente do gráfico da Figura 2 indica que cargas positivas são injetadas em ${\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}$;
• a mola tem por objetivo manter a barra sempre na posição vertical.

Diante do exposto, determine:

a) a constante eletrostática do meio, sabendo que nas condições iniciais, a força de compressão na barra é 4 N.

Considere agora que o dispositivo eletrônico comece a operar, injetando corrente no corpo ${\mathrm{C}}_{\mathrm{A}}$ (conforme gráfico da Figura 2) até que a tração na barra seja (0) zero. Para as novas condições de funcionamento determine:

b) o novo valor da carga $Q_A$;
c) o tempo necessário para o sistema chegar a este novo ponto de operação.