Em uma atividade de laboratório, duas pequenas esferas metálicas eletrizadas são mantidas no vácuo, separadas…
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 laboratório, duas pequenas esferas metálicas eletrizadas são mantidas no vácuo, separadas por 0,20 m. A primeira esfera possui carga elétrica de +3,0 µC, e a segunda, carga de +5,0 µC. Para esse experimento, considere a constante eletrostática do vácuo igual a 9,0 × 10? N·m²/C². A intensidade da força elétrica entre duas cargas puntiformes é dada por F = k · |q1 · q2|/r². Com base nos dados do texto, calcule a intensidade da força elétrica entre as duas esferas.
- A) 0,135 N
- B) 6,750 N
- C) 0,675 N
- D) 3,375 N
- E) 1,125 N
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = 3,0 µC = 3,0 x 10^-6 C, q2 = 5,0 µC = 5,0 x 10^-6 C, r = 0,20 m e k = 9,0 x 10^9 N·m²/C² (o expoente aparece truncado no enunciado, mas a constante eletrostática do vácuo é 9,0 x 10^9). Passo 2: Calcule o produto das cargas em módulo. |q1 · q2| = 3,0 x 10^-6 · 5,0 x 10^-6 = 15 x 10^-12 = 1,5 x 10^-11 C². Passo 3: Calcule o quadrado da distância. r² = (0,20)² = 0,04 m². Passo 4: Aplique a fórmula F = k · |q1 · q2| / r². F = 9,0 x 10^9 · 1,5 x 10^-11 / 0,04 = 0,135 / 0,04 = 3,375 N. Passo 5: Compare com o gabarito. O resultado 3,375 N corresponde à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (0,135 N) esquece de dividir pelo quadrado da distância; B (6,750 N) usa um valor incorreto para r², como 0,02 m²; C (0,675 N) divide pela distância em vez de pelo quadrado dela; E (1,125 N) comete erro na multiplicação ou nas potências de dez ao lidar com as cargas em µC.
💡 Dica: Aplique a fórmula da lei de Coulomb para encontrar a força.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula k · q1 · q2 e para antes de dividir pelo quadrado da distância, obtendo 0,135 N. Ele esquece que a força é inversamente proporcional ao quadrado de r.
O aluno obtém 6,750 N ao dividir 0,135 por 0,02, ou seja, usa um valor incorreto para r² (0,02 em vez de 0,04). Isso indica erro na elevação ao quadrado de 0,20 ou no cálculo do denominador.
O aluno divide k · q1 · q2 pela distância r (0,20) em vez de pelo quadrado r². Ele não entende que a lei de Coulomb depende de r ao quadrado.
As cargas devem ser convertidas para coulombs: q₁ = 3,0 × 10⁻⁶ C e q₂ = 5,0 × 10⁻⁶ C. Aplicando a lei de Coulomb: F = (9,0 × 10⁹) · (3,0 × 10⁻⁶) · (5,0 × 10⁻⁶)/(0,20)². Como (0,20)² = 0,040, resulta F = 3,375 N. Como as cargas têm o mesmo sinal, a força é repulsiva, mas o comando solicita apenas sua intensidade.
O aluno chega a 1,125 N por erro de multiplicação ou de potências de dez na conversão de µC para C, produzindo um produto de cargas diferente de 1,5 x 10^-11 C².
Raio-X da questão
força elétrica
avaliacao
lei de Coulomb · unidades de carga eletrica
Revisar a lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a distancia ao quadrado ou esquecer de converter microcoulombs para coulombs, resultando em valor errado da força.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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