Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a interação elétrica entre duas pequenas esferas metálicas…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a interação elétrica entre duas pequenas esferas metálicas, tratadas como cargas puntiformes. A primeira esfera tinha carga elétrica de 2 C, a segunda tinha carga de 3 C, e a distância entre seus centros era de 0,5 m. Para o cálculo, considere a constante eletrostática do vácuo k = 9 × 10? N·m²/C² e a expressão F = k · |q1 · q2|/r². Com base nos dados do experimento, qual é o módulo da força elétrica entre as duas esferas?
- A) 5,4 × 10¹⁰ N
- B) 4,32 × 10¹¹ N
- C) 1,08 × 10¹¹ N
- D) 2,16 × 10¹⁰ N
- E) 2,16 × 10¹¹ N
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = 2 C, q2 = 3 C, r = 0,5 m e k = 9 × 10^9 N·m²/C² (o expoente '10?' do enunciado foi lido como 10^9, valor padrão da constante eletrostática do vácuo). Passo 2: Calcule o produto das cargas em módulo: |q1 · q2| = 2 · 3 = 6 C². Passo 3: Calcule o quadrado da distância: r² = (0,5)² = 0,25 m². Passo 4: Aplique a expressão F = k · |q1 · q2| / r²: F = 9 × 10^9 · 6 / 0,25. Passo 5: Calcule o numerador: 9 × 10^9 · 6 = 54 × 10^9. Dividindo por 0,25 (o mesmo que multiplicar por 4): F = 216 × 10^9 = 2,16 × 10^11 N. Passo 6: Conclusão: a alternativa correta é a E, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A) ignora a distância, pois 9 × 10^9 · 6 = 5,4 × 10^10 sem dividir por r²; B) divide por r³ = 0,125 em vez de r², o que daria 4,32 × 10^11; C) divide por r = 0,5 em vez de r², o que daria 1,08 × 10^11; D) cálculo correto na sequência, mas com erro de potência de 10 na notação científica, resultando em 2,16 × 10^10 em vez de 2,16 × 10^11.
💡 Dica: Aplique a Lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou apenas k · |q1 · q2| = 9 × 10^9 · 6 e esqueceu de dividir pelo quadrado da distância, como se a força não dependesse de r.
O aluno elevou a distância ao cubo (0,5³ = 0,125) no denominador, em vez de elevá-la ao quadrado, confundindo a lei do inverso do quadrado com um expoente errado.
O aluno dividiu pela própria distância (0,5) em vez de dividir pelo quadrado dela (0,25), não aplicando corretamente a dependência com r².
O aluno acertou o processo, mas errou a ordem de grandeza ao escrever o resultado em notação científica (10^10 em vez de 10^11), o que sugere descuido com potências de 10.
Aplicando a Lei de Coulomb: F = (9 × 10⁹) · (2 · 3)/(0,5)². Como (0,5)² = 0,25, F = (54 × 10⁹)/0,25 = 216 × 10⁹ N = 2,16 × 10¹¹ N. Como as cargas têm o mesmo sinal, a força seria repulsiva, mas o enunciado solicita apenas seu módulo.
Raio-X da questão
força elétrica
avaliacao
lei de coulomb · operacoes com potencias
Revisar a Lei de Coulomb e suas aplicações.
Erro comum é esquecer de elevar a distância ao quadrado ou calcular incorretamente o produto das cargas.
ciencia_tecnologia
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cientifico
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