Durante uma experiência em laboratório, um estudante conecta duas esferas condutoras de cobre. A esfera A…
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
Durante uma experiência em laboratório, um estudante conecta duas esferas condutoras de cobre. A esfera A possui uma carga de +5 µC e a esfera B, uma carga de -3 µC. Qual é a força elétrica entre as esferas? Utilize a Lei de Coulomb: F = k * |q1 * q2| / r², com k = 9×10? N·m²/C² e r = 0,1 m.
- A) 0,67 N
- B) 13,5 N
- C) 2,25 N
- D) 3,00 N
- E) 4,50 N
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. As cargas são q1 = +5 µC e q2 = -3 µC, e a distância é r = 0,1 m. Como a Lei de Coulomb usa o módulo, o sinal das cargas não altera o valor da força, então |q1 * q2| = |5 µC * (-3 µC)| = 15 µC². Em unidades do SI, 15 µC² = 15 x 10^-12 C².
- Calcule o numerador. Multiplique a constante k = 9 x 10^9 N·m²/C² pelo produto das cargas: 9 x 10^9 * 15 x 10^-12 = 135 x 10^-3 = 0,135 N·m².
- Calcule o denominador. Como r = 0,1 m, o quadrado é r² = 0,01 m².
- Divida. F = 0,135 / 0,01 = 13,5 N. Essa é a força elétrica entre as esferas, com intensidade de 13,5 N, o que corresponde à alternativa B.
- Por que as outras estão erradas:
- A) 0,67 N é muito pequena para o produto de cargas e a distância usados, indicando erro de potência de 10 ou de divisão.
- C) 2,25 N não corresponde ao produto 15 µC², que dá 13,5 N quando dividido por 0,01 m².
- D) 3,00 N não resulta de nenhuma operação correta com as cargas dadas e com r².
- E) 4,50 N também não corresponde ao cálculo de |q1 * q2| / r² com os valores informados.
- Conclusão. A força é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância; por isso, uma distância pequena como 0,1 m gera uma força grande.
💡 Dica: Aplique a Lei de Coulomb para calcular a força elétrica.
Alternativa por alternativa
Provavelmente errou a conversão de µC para C ou a potência de 10 ao multiplicar k pelas cargas, obtendo um valor de força muito menor que o correto.
Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando valores incorretos para as cargas ou a distância entre as esferas.
É a resposta que o enunciado sustenta.
Provavelmente calculou mal o produto das cargas, usando um valor próximo de 1,5 µC² em vez de 15 µC², ou errou a potência de 10 na multiplicação.
Provavelmente somou as cargas (5 + 3 = 8) em vez de multiplicá-las em valor absoluto, o que não é o que a Lei de Coulomb pede.
Provavelmente fez uma divisão ou multiplicação extra com os valores numéricos, como usar r em vez de r² ou dividir o resultado por um fator não previsto, o que gera um valor intermediário sem fundamento.
Raio-X da questão
força elétrica entre cargas
avaliacao
Lei de Coulomb · cargas elétricas
Revisar a Lei de Coulomb e suas aplicações.
O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando valores incorretos para as cargas ou a distância entre as esferas.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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