Em um coletor eletrostático, uma partícula de poeira tem massa m = 2,0×10^-12 kg e carga q = 1,0×10^-15 C. No…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um coletor eletrostático, uma partícula de poeira tem massa m = 2,0×10^-12 kg e carga q = 1,0×10^-15 C. No campo uniforme E = 2,0×10^4 N/C calcula-se F = q·E. Compare F com o peso mg (use g = 10 m/s²) e indique se a força elétrica vence a gravidade.
- A) F = 2,0×10^-11 N; mg = 2,0×10^-11 N; F = mg, tendendo ao equilíbrio.
- B) F >> mg; partícula é rapidamente atraída ao coletor.
- C) Necessário conhecer a velocidade inicial para decidir.
- D) F << mg; a gravidade domina e o coletor é ineficaz.
- E) F = 0 porque partículas neutras não respondem ao campo.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a força elétrica: F = q·E = (1,0×10^-15 C)·(2,0×10^4 N/C) = 2,0×10^-11 N. Passo 2: Calcule o peso: mg = (2,0×10^-12 kg)·(10 m/s²) = 2,0×10^-11 N. Passo 3: Compare os valores: F e mg são iguais, ambos 2,0×10^-11 N. Passo 4: Interprete a situação física: a força elétrica aponta para cima (em direção ao coletor, neste arranjo) e o peso aponta para baixo, com módulos iguais. A força resultante é nula, portanto a partícula tende ao equilíbrio, sem aceleração vertical líquida. Passo 5: Por que as outras alternativas estão erradas: B afirma F muito maior que mg, o que não ocorre porque os valores são iguais; C diz que a velocidade inicial é necessária, mas a comparação de forças já responde à pergunta; D afirma que a gravidade domina, o que contradiz os cálculos; E afirma que F é zero, mas a partícula tem carga q = 1,0×10^-15 C, então sofre força elétrica. Passo 6: Conclusão: a alternativa A é a correta e coincide com o gabarito oficial. Observação: a afirmação de que o sistema 'tende ao equilíbrio' pressupõe que a força elétrica e o peso atuam em sentidos opostos, o que é coerente com o enunciado de um coletor, mas não está explicitado no texto.
💡 Dica: Calcule a força elétrica e o peso, e compare os resultados.
Alternativa por alternativa
Cálculos mostram forças iguais; partícula pode ficar suspensa, facilitando coleta.
O aluno provavelmente calculou mal a potência de 10 ao multiplicar q por E ou ao comparar com mg, obtendo uma diferença de ordens de grandeza que não existe. Ele pode também ter tomado a carga como maior do que é.
Por que engana: O aluno pode confundir a comparação entre a força elétrica e o peso, achando que a força elétrica é sempre maior que o peso sem realizar os cálculos adequados.
O aluno acredita que, para comparar força elétrica e peso, é preciso conhecer o movimento da partícula, confundindo força (causa) com velocidade (efeito). A comparação entre F e mg depende apenas de q, E, m e g, todos fornecidos.
O aluno usa a intuição do dia a dia de que a gravidade sempre domina em objetos pequenos e leves, ignorando que a força elétrica também depende da carga e do campo. Pode ainda ter errado a ordem de grandeza de F ou de mg.
O aluno confunde partícula neutra com partícula sem carga e ignora o dado q = 1,0×10^-15 C do enunciado. Ele não percebe que a partícula é carregada e, portanto, responde ao campo elétrico.
Raio-X da questão
força elétrica e peso
avaliacao
força elétrica e peso · cálculo de forças
Revisar as fórmulas de força elétrica e peso.
O aluno pode confundir a comparação entre a força elétrica e o peso, achando que a força elétrica é sempre maior que o peso sem realizar os cálculos adequados.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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