¿Por qué los objetos cargados no pueden ejercer fuerzas electrostáticas sobre objetos más pesados?

Atraen objetos más pesados.

Sin embargo, la fuerza electrostática producida por un trozo de ámbar frotado es bastante pequeña porque la carga neta es bastante pequeña. Ser capaz de recoger un objeto de masa.$m$la fuerza electrostática$F$tiene que ser mayor que la fuerza gravitatoria$mg$:

$$F \gt mg$$

Si la masa del objeto,$m$, es grande, entonces el objeto simplemente es demasiado pesado para levantarlo. Por eso solo se pueden recoger objetos ligeros como tiras de papel.

Los objetos cargados atraen objetos pesados ​​sin carga. Si el peso del objeto que se va a levantar es menor que la fuerza de atracción electrostática, observará que el objeto se levantará.

Por ejemplo,

Un peine cargado atrae nuestro cabello, pero no significa que nos levantará aunque nuestro cuerpo sea un conductor. Somos demasiado pesados ​​para que eso suceda.

Sin embargo, este efecto es observable para nuestro cabello claro.

Perspicacia :

Un cuerpo cargado siempre atraerá un cuerpo sin carga.

Los objetos cargados atraen objetos sin carga separando las cargas del objeto sin carga, es decir, las cargas de naturaleza opuesta a la de las cargas del objeto cargado se acercan. Es decir, el objeto cargado induce cargas opuestas en la superficie más cercana del objeto sin carga. Observamos que los objetos livianos como el papel y la paja se levantan debido a la fuerza de atracción electrostática. La atracción similar existe incluso para objetos más pesados. Pero no se levantan porque la fuerza electrostática es mucho menor que su peso.

Entonces, en resumen, los objetos se levantan solo si su peso es menor que la fuerza de atracción electrostática.

Las otras respuestas son correctas: los objetos más pesados ​​​​son atraídos, solo debido a su peso e inercia, esto no es tan notable como con los objetos livianos.

Sin embargo, esto realmente no responde a la pregunta de la OMI: es solo una respuesta si suponemos que las fuerzas electrostáticas son las mismas para objetos livianos y pesados ​​o, al menos, que escalan menos que proporcionalmente con la masa. Pero ab initio, debería parecer igual de plausible que escalan proporcionalmente con la masa (como sería el caso si cada átomo trajera alguna carga neta fija, además de su masa neta fija).

Pero, de hecho, los objetos de los que estamos hablando son neutrales en la red . Son, como dice TAJAS P , atraídos porque un campo no homogéneo convierte a estos neutros en dipolos inducidos . Y la fuerza de estos dipolos es proporcional a la longitud.$\ell$del objeto neutro (medido en paralelo con el vector que apunta hacia la carga), más o menos independientemente de las propiedades del material ^† . Más precisamente, es proporcional a la diferencia en la intensidad del campo eléctrico entre los extremos opuestos del objeto (que en la primera expansión de Taylor escala proporcionalmente con la longitud del objeto). La fuerza de atracción también es proporcional a esta diferencia de intensidad de campo, por lo que tenemos

$$F \propto \ell\cdot\ell = \ell^2$$ Pero la fuerza por sí sola no nos dice mucho sobre qué movimientos veremos que suceden: es aceleración $F/m$eso es importante, y la masa de un objeto voluminoso escala como $$m = V \cdot \rho \propto \rho \cdot \ell^3$$ dónde $\rho$es la densidad de masa. Así que en general, $$a \propto \frac{\ell^2}{\ell^3 \cdot \rho} = \frac1{\rho\cdot \ell}$$ y ahí tienes tu respuesta: la aceleración disminuye tanto con la densidad (por lo que incluso las piedras pequeñas no se sienten atraídas notablemente) como con la longitud (por lo que los pequeños trozos de espuma de poliestireno se atraen más que los grandes bloques del mismo material). Si esta aceleración electrostática es mucho menor que la aceleración gravitatoria (siempre constante $\approx 9.81\:\mathrm{tfrac{m}{s^2}}$), parecerá que el objeto no es atraído en absoluto. Por ejemplo, una gran roca.

Para cosas como la paja, que en su mayoría se extiende en una sola dirección, las cosas son un poco diferentes: aquí, cambiar la longitud escala la fuerza electrostática cuadráticamente y la masa solo linealmente, por lo tanto, una mayor longitud en realidad conduce a una mayor aceleración. (Siempre y cuando el objeto esté aún más alejado de la carga de lo que es grande).

Entonces,

• Espuma de poliestireno: atrae por su baja densidad, siempre que el tamaño no sea demasiado grande.
• Rocas, alambre de metal: no atraídos por su alta densidad.
• Paja, papel: atraídos si la longitud en una sola dirección es lo suficientemente alta como para superar la densidad moderadamente alta.

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^† _{En realidad, depende sustancialmente de las propiedades del material (conductancia, número dieléctrico, etc.), pero la escala de longitud es más importante WRT para esta pregunta.}