Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a interação entre duas pequenas esferas metálicas, mantidas…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Interpretar resultados e realizar previsões sobre atividades experimentais, fenômenos naturais e processos tecnológicos, com base nas noções de probabilidade e incerteza, reconhecendo os limites explicativos das ciências.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a interação entre duas pequenas esferas metálicas, mantidas em suportes isolantes. A esfera 1 foi eletrizada com carga de +2 µC, e a esfera 2, com carga de -3 µC. Seus centros ficaram separados por 0,50 m. Considerando as esferas puntiformes e desprezando a influência de outros corpos, use a constante eletrostática do vácuo k = 9,0 × 10? N·m²/C². O módulo da força elétrica entre duas cargas puntiformes pode ser calculado pela expressão F = k|q1q2|/r². Com base nas informações do experimento, qual é o módulo da força elétrica entre as duas esferas?
- A) 0,216 N
- B) 0,054 N
- C) 0,864 N
- D) 0,108 N
- E) 0,432 N
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = +2 µC = 2 × 10^-6 C, q2 = -3 µC = -3 × 10^-6 C, r = 0,50 m. A constante eletrostática é k = 9,0 × 10^9 N·m²/C² (no enunciado o expoente aparece truncado, mas o valor usual no ensino médio é 10^9). Passo 2: Calcule o produto dos módulos das cargas. |q1·q2| = 2 × 10^-6 × 3 × 10^-6 = 6 × 10^-12 C². Passo 3: Calcule o numerador. k·|q1·q2| = 9,0 × 10^9 × 6 × 10^-12 = 54 × 10^-3 = 0,054 N·m². Passo 4: Divida pelo quadrado da distância. r² = (0,50)² = 0,25 m². F = 0,054 / 0,25 = 0,216 N. Passo 5: Conclusão. O módulo da força é 0,216 N, alternativa A, que coincide com o gabarito oficial. A alternativa B está errada porque ignora a divisão pelo quadrado da distância. A alternativa C está errada porque divide pela distância elevada à quarta potência. A alternativa D está errada porque divide pela distância simples em vez do quadrado. A alternativa E está errada porque o produto das cargas foi calculado com um valor dobrado.
💡 Dica: Utilize a Lei de Coulomb para calcular a força elétrica.
Alternativa por alternativa
As cargas devem ser expressas em coulombs: q₁ = 2 × 10⁻⁶ C e q₂ = −3 × 10⁻⁶ C. Aplicando a lei de Coulomb ao módulo da força, F = (9,0 × 10⁹) · |(2 × 10⁻⁶)(−3 × 10⁻⁶)|/(0,50)². Assim, F = (9,0 × 10⁹ · 6 × 10⁻¹²)/0,25 = 0,054/0,25 = 0,216 N. Como as cargas têm sinais opostos, a força é atrativa, mas o comando solicita apenas seu módulo.
O estudante calcula corretamente k·|q1·q2| = 0,054 e para ali, esquecendo de dividir pelo quadrado da distância, como se r fosse 1 m.
O estudante eleva a distância à quarta potência (0,25 elevado a 2 ou 0,50 elevado a 4) ao dividir, aplicando o quadrado duas vezes ou confundindo a fórmula.
O estudante divide k·|q1·q2| pela distância simples (0,50 m) em vez de pelo seu quadrado, confundindo a lei de Coulomb com uma relação de proporcionalidade direta com r.
Por que engana: Confundir a formula da força eletrica ou nao converter unidades corretamente, resultando em calculos errados da intensidade da força.
O estudante obtém um produto de cargas igual a 12 × 10^-12 C², por erro de multiplicação ou por duplicar um dos valores, e depois divide corretamente por 0,25.
Raio-X da questão
força elétrica entre cargas
avaliacao
lei de Coulomb · unidades de carga e distancia
Revisar a Lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a formula da força eletrica ou nao converter unidades corretamente, resultando em calculos errados da intensidade da força.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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