IME 2021 — Questão 16 · Elétrica

A figura mostra uma pequena esfera carregada, interligada por um cabo de comprimento L, inextensível e de massa desprezível, que gira em torno de um eixo vertical com velocidade angular $\omega$. O movimento da esfera ocorre numa região submetida a um campo elétrico uniforme $\overrightarrow{E}$, conforme indicado na figura.

Dados:

• massa da esfera: m = 50 g;

• carga elétrica da esfera: q = - 10 C;

• intensidade do campo elétrico: $\mathrm{\mid }\overrightarrow{E}\mathrm{\mid }$ = 0,07 N/C;

• velocidade angular do eixo: $\omega$ = 120 rpm;

• comprimento do cabo: L = 30 cm;

• aceleração da gravidade: g = 10 m/s²; e

• ${\pi }^2\approx$ 10.

Observação:

• a espessura do eixo vertical é desprezível.

O ângulo θ formado entre o cabo e o eixo é aproximadamente: