O arranjo da figura é composto por uma casca esférica condutora oca de espessura a com uma partícula de carga negativa fixada em seu centro. A casca possui um túnel muito estreito em torno do eixo \( x \), por onde uma partícula de carga positiva, inicialmente em repouso, pode atravessá-la.

Dados:

• massa da partícula de carga positiva: \( m \);
• carga da partícula positiva: \( +q \);
• carga da partícula negativa: \( -Q \);
• constante eletrostática do meio não condutor (vácuo): \( k \);
• raio interno da casca condutora: \( a \);
• raio externo da casca condutora: \( 2a \);
• posição inicial da partícula positiva: \( x = -3a \);
• posição da partícula negativa: fixa em \( x = 0 \).

Observações:

• \( |q| << |Q| \);
• a carga da partícula positiva é pequena o suficiente para não afetar o equilíbrio eletrostático na casca esférica condutora;
• despreze qualquer concentração de cargas nas paredes do túnel;
• o eixo x passa pelo centro da casca;
• a casca condutora está fixa e com carga total nula.

Ao ser liberada do repouso, a partícula positiva atinge a velocidade \( v \) em \( x = -a \). Pode-se afirmar que \( v^2 \) é: