Questão 16 - 1ª Fase - IME 2022

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: $m = 50 \mathrm{g}$;
• carga elétrica da esfera: $q=-10 \mathrm{C}$;
• intensidade do campo elétrico: $\left|\overrightarrow{E}\right|=0,07 \mathrm{N}/\mathrm{C}$;
• velocidade angular do eixo: $\omega = 120 \mathrm{rpm}$;
• comprimento do cabo: $L = 30 \mathrm{cm}$;
• aceleração da gravidade: $g = 10 \mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$; e
• ${\mathrm{\pi }}^2\approx 10$.

Observação:

• a espessura do eixo vertical é desprezível.

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