Em uma simulação de controle de partículas em um equipamento de pesquisa, uma partícula de carga elétrica q =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma simulação de controle de partículas em um equipamento de pesquisa, uma partícula de carga elétrica q = -2,0 µC desloca-se, sob a ação exclusiva da força elétrica, de um ponto A, cujo potencial elétrico é -100 V, para um ponto B, cujo potencial elétrico é -50 V. A variação da energia potencial elétrica pode ser calculada por ?U = q·?V, em que ?V = V_B - V_A. Com base nos dados da simulação, qual é a variação da energia potencial elétrica da partícula ao passar do ponto A para o ponto B?
- A) Diminui 1,0 × 10⁻⁴ J.
- B) Permanece constante em 1,0 × 10⁻⁴ J.
- C) Aumenta 2,0 × 10⁻⁴ J.
- D) Aumenta 1,0 × 10⁻⁴ J.
- E) Diminui 2,0 × 10⁻⁴ J.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q = -2,0 µC = -2,0 × 10^-6 C; V_A = -100 V; V_B = -50 V. Passo 2: Calcule a diferença de potencial pedida, ΔV = V_B - V_A = -50 - (-100) = +50 V. Passo 3: Calcule a variação da energia potencial, ΔU = q·ΔV = (-2,0 × 10^-6) × (+50) = -1,0 × 10^-4 J. Passo 4: Interprete o sinal. Como ΔU é negativo, a energia potencial elétrica diminui em 1,0 × 10^-4 J ao ir de A para B, o que confirma a alternativa A. Passo 5: Por que as outras estão erradas. B afirma que a energia permanece constante, mas ΔV é diferente de zero, então ΔU também é. C inverte o sinal e usa magnitude de 2,0 × 10^-4 J, o que não corresponde ao cálculo. D troca o sentido da variação ao ignorar o sinal negativo da carga. E tem o sentido correto de diminuição, mas usa magnitude errada de 2,0 × 10^-4 J. Passo 6: Observação sobre o gabarito. O gabarito oficial A está correto e coincide com a resolução feita independentemente.
💡 Dica: Considere a relação entre potencial elétrico e energia potencial.
Alternativa por alternativa
A variação de potencial elétrico é ΔV = (-50 V) − (-100 V) = 50 V. Portanto, ΔU = q·ΔV = (-2,0 × 10⁻⁶ C)·(50 V) = -1,0 × 10⁻⁴ J. O sinal negativo indica que a energia potencial elétrica diminui nesse valor.
O aluno acredita que, por a força ser elétrica, a energia da partícula não muda ao se deslocar, ou confunde a energia potencial com a energia mecânica total. Pode também ter achado que a variação é nula, sem calcular ΔV.
Por que engana: Confundir o sinal da carga com o sentido do ganho de energia, pensando que potencial maior sempre significa ganho para carga negativa.
O aluno toma ΔV como -100 V, usando apenas o potencial de A com sinal, e combina esse valor com q negativa, obtendo ΔU positivo de 2,0 × 10^-4 J. Não faz a diferença V_B - V_A corretamente.
O aluno calcula corretamente a magnitude 1,0 × 10^-4 J, mas ignora o sinal negativo da carga e conclui que a energia aumenta. Esquece que, para cargas negativas, a relação entre ΔV e ΔU é invertida em sinal.
O aluno acerta o sentido da variação (diminui), mas usa ΔV = 100 V, que é a magnitude do potencial de A, em vez de ΔV = +50 V. Resulta em magnitude de 2,0 × 10^-4 J.
Raio-X da questão
potencial elétrico e energia
avaliacao
potencial eletrico negativo · energia potencial eletrica
Revisar a relação entre potencial elétrico e energia potencial de cargas.
Confundir o sinal da carga com o sentido do ganho de energia, pensando que potencial maior sempre significa ganho para carga negativa.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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