PAU Física 2016 · Setembre · Sèrie 1 · Exercici 4 (Opció A)

P4) Un núvol elèctricament carregat està situat a 4,7 km d’altura sobre el terra. La diferència de potencial entre la base del núvol i el terra és de 2,3 × 106 V. Suposem que el camp elèctric en aquesta regió és uniforme i que la càrrega elèctrica del núvol és positiva. Una gota d’aigua que es troba entre el núvol i el terra té una massa d’1,3 mg i una càr­ rega de valor Q. En un moment donat, la gota ascendeix cap al núvol amb una velocitat constant de 2 m s–1 (sense tenir en compte els corrents d’aire ni el fregament). a) Dibuixeu un esquema de la situació descrita pel problema i representeu-hi les càrre­ gues elèctriques implicades i els camps vectorials (gravitatori i elèctric). Calculeu la intensitat del camp elèctric que hi ha entre el núvol i el terra, i indiqueu-ne el mòdul, la direcció i el sentit. b) Calculeu el valor de la càrrega Q (en nC) i expliqueu raonadament quin signe hauria de tenir. Dada:  g = 9,81 m s–2.

P4) a) + + + + 0.6 p v =2 m/s càrrega negativa    P m g - - - - Si en l'esquema no s'han dibuixat els vectors camp elèctric, gravitatori i/o la velocitat es restaran 0.1 punts per cada error. Si no s'han dibuixat les càrregues del núvol, terra i/o la gota, també es restaran 0.1 punts per cada error.   V  E 0.2 p d   6 3,2 10   0.2 p E 489 V / m 4700 b) 0.2 p La càrrega de la gota és negativa      mg  a 0 F 0 qE 0.4 p La gota puja a velocitat constant ;    mg 3,1 10 ,9 81      8  0.4 p q 6,2 10 C 26 nC E 489