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A lei de Coulomb - II
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Representando por a intensidade da força atrativa ou repulsiva que cada corpo exerce sobre o outro, por e suas cargas elétricas e a distância entre elas, a lei de Coulomb pode ser escrita matematicamente na forma mostrada ao lado, onde k é uma constante de proporcionalidade, cujo valor 8,99x109N m2/C2:
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Importante: A lei de Coulomb tem a mesma forma da lei da Gravitação: as duas forças sendo diretamente proporcionais ao produto das cargas ou das massas, e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Há, no entanto, uma diferença fundamental entre essas duas leis: duas massas sempre se atraem, mas duas cargas podem tanto se atrair como se repelir.
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A fórmula da lei de Coulomb também indica se a força que existe entre duas cargas é atrativa ou repulsiva: se convencionarmos como positivas as forças repulsivas e negativas as forças atrativas, o produto das cargas q1 e q2 será positivo se as cargas tiverem o mesmo sinal. Neste caso, a força entre estas cargas será repulsiva. Se, ao contrário, e tiverem sinais opostos, a força entre elas será negativa, ou seja, atrativa:
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Com o auxílio de uma balança de torção, Charles Augustin Coulomb verificou a lei de força [Link: 7_2_6 A Lei de Coulomb] que leva seu nome para as cargas elétricas separadas entre si por alguns centímetros. Mais tarde, verificou-se que esta lei permanecia válida mesmo se as cargas estivessem separadas por distâncias bem pequenas, porque de fato esta lei conseguia descrever a interação entre o núcleo [Link: 8_2 O Núcleo Atômico e sua Constituição] e os elétrons no interior do átomo [Link: Química]. A lei de Coulomb foi verificada para distâncias tão pequenas quanto 10-19 m!
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Portanto esta lei superou seu objetivo inicial, que era de descrever as forças elétricas apenas entre duas cargas elétricas. Um dos nomes que se destacou neste sentido foi o do físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937), que realizou uma série de experiências que lhe permitiram concluir que o átomo é constituído por um minúsculo núcleo, de carga positiva, circundado por uma região muitíssimo maior, na qual a carga negativa está dispersa:
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Uma das experiências realizadas neste sentido (e uma das mais famosas) consistiu em lançar contra uma finíssima lâmina de ouro um feixe de partículas de carga positiva emitidas por uma fonte radiativa [Link: 8_3 A Radiatividade Natural].
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As partículas utilizadas nesta experiência forma as chamadas partículas alfa [Link: 8_3 A Radiatividade Natural], cuja massa é cerca de 10 mil vezes maior do que a massa dos elétrons, sua velocidade sendo da ordem de um décimo da velocidade da luz:
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Nesta experiência observou-se que quase todas as partículas alfa conseguiam atravessar a lâmina de ouro, como se ela não existisse ou fosse simplesmente transparente, sendo interceptadas, mais à frente, por uma placa fluorescente. A chegada de cada partícula alfa a esta placa provocava um curtíssimo lampejo de luz, que servia para identificar quantas partículas atravessavam a lâmina e quantas não a atravessavam.
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A informação a respeito do núcleo do alvo, no caso a estrutura da lâmina de ouro, podia ser obtida medindo-se a difusão das partículas. Rutherford ficou bastante surpreso ao descobrir que algumas partículas alfa retornavam, ou seja, eram refletidas pela lâmina. Para explicar este resultado ele supôs que o átomo era na verdade constituído por um núcleo positivo extremamente pequeno (com raio da ordem de 10-14 m) localizado no centro de uma esfera muito maior (com raio da ordem de 10-10 m) na qual a carga negativa dos elétrons se encontra distribuída de maneira aproximadamente uniforme.
Clique aqui para saber porque algumas partículas alfa retornavam.
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