ITA 2014 — Questão 5

Um capacitor de placas planas paralelas de área $A$, separadas entre si por uma distância inicial $r_0$ muito menor que as dimensões dessa área, tem sua placa inferior fixada numa base isolante e a superior suspensa por uma mola (figura (1)). Dispondo-se uma massa $m$ sobre a placa superior, resultam pequenas oscilações de período $T$ do conjunto placa superior + massa $m$. Variando-se $m$, obtém-se um gráfico de $T^2$ versus $m$, do qual após ajuste linear, se extrai o coeficiente angular $\alpha$. A seguir, após remover a massa $m$ da placa superior e colocando entre as placas um meio dielétrico sem resistência ao movimento, aplica-se entre elas uma diferença de potencial $V$ e monitora-se a separação $r$ de equilíbrio (figuras (2) e (3)). Nestas condições, a permissividade $\varepsilon$ do meio entre as placas é