Questão 21 ITA 2025 · Vestibular 2025 · 1ª fase: Eletrostática

Quando necessário, use: \(g = 10\) m/s²; \(G = 6{,}7\times10^{-11}\) N·m²/kg²; massa da Terra \(M_{Terra}=6{,}0\times10^{24}\) kg; \(hc = 1240\) eV·nm; \(\varepsilon_0 = 8{,}85\times10^{-12}\) C²·N⁻¹·m⁻².

Considere um tanque cúbico metálico de lado \(L+a\) \((L\gg a)\), aberto no topo, preenchido com água e óleo. O tanque contém, no seu interior, um cubo metálico de lado \(L\), com 5 de seus lados totalmente submersos e o outro emerso na superfície, centralizado com a face aberta do tanque. Uma diferença de potencial \(V\) é estabelecida entre o cubo e o tanque, de forma que o sistema atue como um capacitor. A vista frontal do sistema encontra-se ilustrada na figura. Sabe-se que o óleo possui uma densidade \(d_o=0{,}90\) g/cm³ e constante dielétrica \(\kappa_o\), que a água tem uma densidade igual a \(d_a=1{,}0\) g/cm³ e constante dielétrica \(\kappa_a\) e que a densidade do cubo é \(d_c=0{,}92\) g/cm³.