Em um experimento simples: uma barra de vidro carrega q_g = 2,0×10^-8 C e uma barra de PVC carrega q_p =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um experimento simples: uma barra de vidro carrega q_g = 2,0×10^-8 C e uma barra de PVC carrega q_p = 5,0×10^-8 C. A 0,10 m de uma gotícula de combustível consideramos E ˜ k·q/r^2 (k = 9×10^9 N·m²/C²). Compare os campos elétricos e avalie se algum atinge E_break = 3,0×10^6 V/m.
- A) Não é possível comparar sem saber a massa da gotícula.
- B) Vidro: 1,8×10^4 V/m; PVC: 4,5×10^4 V/m; nenhum alcança 3,0×10^6 V/m.
- C) Vidro: 1,8×10^6 V/m; PVC: 4,5×10^6 V/m; ambos superam o limiar.
- D) Ambas as barras produzem campos de 6,3×10^4 V/m, pois as cargas se somam.
- E) PVC: 4,5×10^4 V/m atinge ionização local; vidro não.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Vidro: q = 2,0×10^-8 C. PVC: q = 5,0×10^-8 C. Distância r = 0,10 m, so r^2 = 0,01 m^2. Constante k = 9×10^9 N·m^2/C^2. Limiar E_break = 3,0×10^6 V/m.
- Calcule o campo da barra de vidro. E = k·q/r^2 = (9×10^9 × 2,0×10^-8)/0,01 = 180/0,01 = 18000 V/m = 1,8×10^4 V/m.
- Calcule o campo da barra de PVC. E = (9×10^9 × 5,0×10^-8)/0,01 = 450/0,01 = 45000 V/m = 4,5×10^4 V/m.
- Compare com o limiar. Os dois valores são da ordem de 10^4 V/m, bem abaixo de 3,0×10^6 V/m. Logo nenhum dos dois campos atinge o limiar.
- Conclusão. A alternativa B traz exatamente esses valores e a conclusão correta, por isso é a correta, e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A está errada porque o campo elétrico de uma carga pontual não depende da massa da gotícula. C está errada porque os valores estão 100 vezes maiores, o que indica erro na conversão de 0,10 m para r^2. D está errada porque os campos não se somam como cargas e o valor 6,3×10^4 V/m vem de somar as cargas antes de calcular. E está errada porque 4,5×10^4 V/m não atinge o limiar de 3,0×10^6 V/m, e o enunciado não fornece dados que permitam afirmar ionização.
💡 Dica: Aplique E = kq/r² a cada carga e compare os resultados com o limiar.
Alternativa por alternativa
Acredita que o campo elétrico depende da massa da gotícula, misturando a grandeza campo com dinâmica de forças ou movimento.
Usando E = k·q/r², o campo da barra de vidro é 1,8×10^4 V/m e o da barra de PVC é 4,5×10^4 V/m. Os dois valores são menores que 3,0×10^6 V/m.
Calcula corretamente a forma da fórmula, mas usa r = 0,01 m em vez de 0,10 m, o que multiplica o resultado por 100.
Por que engana: O aluno pode substituir incorretamente a distância ou a carga na expressão do campo, errar a potência de dez e concluir que um dos valores supera o limiar.
Supõe que as cargas se somam (2,0 + 5,0 = 7,0×10^-8 C) e aplica essa soma a cada barra, o que não corresponde ao campo de cada uma separadamente.
Calcula o campo do PVC corretamente, mas supõe que 4,5×10^4 V/m já causa ionização, sem comparar com o limiar de 3,0×10^6 V/m dado no enunciado.
Raio-X da questão
Campo elétrico de carga pontual
avaliacao
Lei de Coulomb para campos · Notação científica e unidades
Revise a relação entre campo elétrico, carga e distância, além da conversão de potências de dez.
O aluno pode substituir incorretamente a distância ou a carga na expressão do campo, errar a potência de dez e concluir que um dos valores supera o limiar.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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