6. Lei de Coulomb

Antes de estudarmos a Lei de Coulomb, vamos relembrar a Lei da Gravitação Universal de Isaac Newton (1643-1727), enunciada por ele em 1687, na sua obra Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Essa lei descreve a força de interação atrativa (força gravitacional) que existe entre corpos pelo fato de terem massa, mas não explica a sua natureza. Newton mostrou também que as Leis de Kepler eram consequência da atração gravitacional entre as massas dos corpos celestes.

O que mais causou estranheza em relação ao enunciado de Newton  para os cientistas daquela época foi a nova ideia de que dois (ou mais corpos) pudessem interagir (um fazer força sobre o outro) mesmo estando distantes. Achavam que havia algo "supersticioso" nesta ideia.

Imagine o Sol (com massa M) e o planeta Terra (com massa m), separados por uma distância (150 milhões de quilômetros):


De acordo com a Lei da Gravitação Universal de Newton, o módulo do par de forças (± F) na interação gravitacional entre os dois corpos é dada pela seguinte equação:


Ou seja, a força F é proporcional ao produto das massas (M.m), sendo assim, quanto maior os valores das massas, maior o valor da força de atração gravitacional, e vice-versa. E, inversamente proporcional ao quadrado da distância d que separa os corpos (d2).

Onde G é a constante universal da gravitação. No sistema internacional de unidades (SI) corresponde a 6,67408.10-11 N. kg²/m².

Aquela equação mostra que o módulo da força F diminui rapidamente em função da distância d:

Mas nós já aprendemos que Newton também propôs outras leis da Dinâmica:

- o Princípio da Inércia (1a Lei de Newton);
- o Princípio Fundamental da Dinâmica (2a Lei de Newton);
o princípio da Ação e Reação (3aLei de Newton).

 De acordo com a 3aLei de Newton, sempre que dois corpos interagem surge sempre um par de forças, as chamadas ação (F) e a reação (-F). Elas acontecem simultaneamente, têm o mesmo módulo, a mesma direção, sentidos opostos, e atuam em corpos diferentes.

Mas por que falar da lei da gravitação de Newton?

Porque Charles Augustin de Coulomb, físico francês, em 1783, inspirado na interação gravitacional apresentado por Newton, propôs uma lei muito semelhante para os corpos eletrizados. 

Segundo Coulomb, se dois corpos, A e B, com cargas elétricas Q e q, respectivamente, e separados por uma distância d, a intensidade da força elétrica (atrativa ou repulsiva) entre eles é dada por:






Se Q e q tiverem carga elétrica de sinais opostos, a força é atrativa:



Se Q e q tiverem carga elétrica de mesmo sinal, a força é repulsiva:

1o caso:

2o caso:

E, K é a constante eletrostática do meio onde os corpos se encontram. Para o ar (ou o vácuo) consideramos o valor de K= 9 .109 N. C²/m².

Vamos ver alguns exemplos de problemas que envolvem a Lei de Coulomb?



Exemplo 1:






Exemplo 2:


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