Em uma atividade de laboratório sobre proteção contra descargas elétricas, três pequenas esferas metálicas são…
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 laboratório sobre proteção contra descargas elétricas, três pequenas esferas metálicas são tratadas como cargas pontuais e colocadas sobre uma régua isolante, ao longo do eixo x. Os valores e as posições medidas são: q1 = +2,0 × 10?6 C, em x = 0,00 m; q2 = -3,0 × 10?6 C, em x = 0,10 m; e q3 = +1,0 × 10?6 C, em x = 0,25 m. Considere k = 9,0 × 10? N·m²/C² e despreze a ação de outras cargas. A intensidade da força elétrica entre duas cargas puntiformes é dada por F = k|q?q?|/r². Com base nos dados do experimento, qual é a intensidade e o sentido da força elétrica resultante exercida sobre a carga q2?
- A) 6,6 N para a esquerda
- B) 4,2 N para a direita
- C) 5,4 N para a esquerda
- D) 4,2 N para a esquerda
- E) 1,2 N para a direita
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique as forças sobre q2 (-3,0 × 10^-6 C, em x = 0,10 m). Ela interage com q1 e com q3, e as duas forças são calculadas separadamente. Passo 2: Calcule a força de q1 sobre q2. A distância é 0,10 m - 0,00 m = 0,10 m e o módulo é F12 = 9,0 × 10^9 × (2,0 × 10^-6 × 3,0 × 10^-6) / (0,10)^2 = 9,0 × 10^9 × 6,0 × 10^-12 / 0,010 = 5,4 N. Como as cargas têm sinais opostos, a força é de atração, puxando q2 para a esquerda, em direção a q1. Passo 3: Calcule a força de q3 sobre q2. A distância é 0,25 m - 0,10 m = 0,15 m e o módulo é F32 = 9,0 × 10^9 × (1,0 × 10^-6 × 3,0 × 10^-6) / (0,15)^2 = 9,0 × 10^9 × 3,0 × 10^-12 / 0,0225 = 1,2 N. Também há atração, pois os sinais são opostos, e q2 é puxada para a direita, em direção a q3. Passo 4: Some as forças vetorialmente, adotando o sentido positivo para a direita. Resultante = -5,4 N + 1,2 N = -4,2 N, ou seja, 4,2 N para a esquerda. Passo 5: Conclusão. O resultado coincide com o gabarito oficial, alternativa D. A alternativa A está errada porque soma os módulos com o mesmo sentido. A alternativa B está errada porque inverte o sentido da resultante. A alternativa C está errada porque considera apenas a força de q1. A alternativa E está errada porque considera apenas a força de q3.
💡 Dica: Calcule a força entre q1 e q2 e entre q2 e q3 separadamente.
Alternativa por alternativa
O aluno somou os módulos 5,4 N e 1,2 N (obtendo 6,6 N) e atribuiu a ambos o mesmo sentido, esquecendo que as forças têm sentidos opostos sobre q2.
O aluno calculou corretamente a diferença 5,4 - 1,2 = 4,2 N, mas indicou o sentido para a direita, confundindo a força maior (de q1, para a esquerda) com a menor.
O aluno calculou apenas a força de q1 sobre q2 (5,4 N) e ignorou a contribuição de q3, que reduz a resultante.
Por que engana: O aluno pode confundir a direção da força resultante, acreditando que a força sobre q2 é para a direita devido à carga positiva q3.
A carga q₂ é negativa e é atraída por q₁, que é positiva. Como q₁ está à esquerda de q₂, essa força aponta para a esquerda. Seu módulo é F₁₂ = (9,0 × 10⁹)(2,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶)/(0,10)² = 5,4 N. A carga q₂ também é atraída por q₃, que é positiva. Como q₃ está à direita de q₂, essa força aponta para a direita, com módulo F₃₂ = (9,0 × 10⁹)(1,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶)/(0,15)² = 1,2 N. As forças têm sentidos opostos; portanto, a resultante tem módulo 5,4 N − 1,2 N = 4,2 N e aponta para a esquerda.
O aluno calculou apenas a força de q3 sobre q2 (1,2 N) e ignorou a força de q1, que é a maior das duas.
Raio-X da questão
força eletrostática
avaliacao
força eletrostática · cálculo de forças
Revisar a lei de Coulomb e o cálculo de forças entre cargas pontuais.
O aluno pode confundir a direção da força resultante, acreditando que a força sobre q2 é para a direita devido à carga positiva q3.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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