Em uma atividade de Física, uma equipe utiliza duas pequenas esferas eletrizadas, mantidas fixas no ar e…
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, uma equipe utiliza duas pequenas esferas eletrizadas, mantidas fixas no ar e separadas por 2,0 m. A primeira esfera possui carga elétrica de -4,0 µC, e a segunda, carga de +6,0 µC. Para o cálculo, despreze a influência de outras cargas e considere a constante eletrostática do ar como k = 9,0 × 10? N·m²/C². A intensidade da força elétrica entre duas cargas puntiformes pode ser calculada pela expressão F = k·|q1·q2|/r². Com base no texto, qual é a intensidade e a natureza da força elétrica exercida entre as duas esferas?
- A) 0,216 N, de atração.
- B) 0,0135 N, de atração.
- C) 0,054 N, de atração.
- D) 0,108 N, de atração.
- E) 0,027 N, de atração.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = -4,0 µC = -4,0 × 10^-6 C, q2 = +6,0 µC = +6,0 × 10^-6 C, r = 2,0 m e k = 9,0 × 10^9 N·m²/C². O expoente de k aparece truncado no enunciado ('10?'), mas a constante eletrostática do ar usada em Física escolar é 9,0 × 10^9 N·m²/C², e é com esse valor que se resolve a questão. Passo 2: Calcule o módulo do produto das cargas. |q1·q2| = 4,0 × 6,0 × 10^-12 = 24 × 10^-12 = 2,4 × 10^-11 C². Passo 3: Aplique a expressão F = k·|q1·q2|/r². Numerador: 9,0 × 10^9 × 2,4 × 10^-11 = 0,216 N·m². Denominador: r² = 2,0² = 4,0 m². Logo F = 0,216 / 4,0 = 0,054 N. Passo 4: Determine a natureza da força. As cargas têm sinais opostos (uma negativa e outra positiva). Cargas de sinais opostos se atraem, portanto a força é de atração. Passo 5: Conclusão. A intensidade é 0,054 N e a força é de atração, o que corresponde à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (0,216 N) é o numerador sem a divisão por r²; B (0,0135 N) corresponderia a dividir por r² = 16, como se a distância fosse 4,0 m; D (0,108 N) resulta de dividir por r em vez de r²; E (0,027 N) resulta de dividir por r³ = 8 em vez de r².
💡 Dica: Aplique a Lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
O aluno calculou corretamente o numerador k·|q1·q2| = 0,216 N·m², mas esqueceu de dividir pelo quadrado da distância, tratando a força como independente de r.
O aluno dividiu por 16 em vez de 4, o que equivale a usar r = 4,0 m ou a elevar um valor errado ao quadrado ao substituir a distância.
As cargas devem ser convertidas para coulombs: −4,0 μC = −4,0 × 10⁻⁶ C e +6,0 μC = +6,0 × 10⁻⁶ C. Aplicando a Lei de Coulomb: F = (9,0 × 10⁹)·(4,0 × 10⁻⁶)·(6,0 × 10⁻⁶)/(2,0)² = 0,054 N. Como as cargas possuem sinais opostos, a força é de atração.
O aluno dividiu o numerador por r = 2,0 m em vez de por r² = 4,0 m², confundindo a dependência da força com o inverso da distância.
O aluno dividiu por r³ = 8,0 em vez de r² = 4,0, aplicando uma potência errada da distância na lei de Coulomb.
Raio-X da questão
Lei de Coulomb
avaliacao
lei de Coulomb · calculo de força eletrica
Revisar a Lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a formula da Lei de Coulomb ou esquecer de usar o valor absoluto das cargas ao calcular a força.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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