ITA 2027 (2ª fase) Física — Questão 6

Considere o circuito da figura abaixo, o qual está ligado por dois fios idênticos e condutores, suspensos numa placa não condutora rígida e fixa no espaço, a duas placas planas paralelas metálicas, neutras, de área $A$ ($A = a^2$) e capacitância $C$ igual à do capacitor do circuito. As placas paralelas estão a uma distância $d$ ($d \ll a$) uma da outra na situação inicial de equilíbrio e estão ligadas entre si por uma mola ideal não condutora que está no seu comprimento natural. Inicialmente, as chaves $S_1$ e $S_2$ estão abertas. No instante $t_1$, a chave $S_1$ é fechada, e o capacitor carrega alimentado por uma fonte com diferença de potencial $\varepsilon$. Depois de o capacitor estar completamente carregado, no instante $t_2$, a chave $S_1$ é aberta, e a chave $S_2$ é fechada. Em um instante $t_3 > t_2$, o sistema se encontra no ponto de equilíbrio, e a tensão medida pelo voltímetro é um quarto daquela em $t_2$. Considere que as placas condutoras permanecem paralelas em todas as situações. Para o instante $t_3$, obtenha

a) a carga livre que fluiu do capacitor para as placas condutoras;

b) a deformação da mola;

c) a constante elástica da mola.