Dois fragmentos plásticos pequenos, carregados eletricamente, encontram-se separados por 2,0 cm em uma esteira…
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
Dois fragmentos plásticos pequenos, carregados eletricamente, encontram-se separados por 2,0 cm em uma esteira de triagem: q1 = +2,0×10^-9 C e q2 = -3,0×10^-9 C. Calcule a magnitude da força elétrica entre eles e indique a direção da força sobre q1. Utilize a lei de Coulomb F = k·|q1·q2|/r^2 com k = 9,0×10^9 N·m²/C².
- A) F = 1,35×10^-3 N, direção: repulsão (para longe do fragmento negativo).
- B) F = 1,35×10^-4 N, direção: atração (para o fragmento negativo).
- C) F = 6,75×10^-5 N, direção: atração (para o fragmento positivo).
- D) F = 0 N, porque as cargas se anulam.
- E) F = 1,35×10^-4 N, direção: repulsão (para o fragmento negativo).
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = +2,0x10^-9 C, q2 = -3,0x10^-9 C, r = 2,0 cm = 0,020 m (é preciso converter centímetros em metros antes do cálculo) e k = 9,0x10^9 N·m²/C².
- Calcule o módulo do produto das cargas. |q1·q2| = 2,0x10^-9 · 3,0x10^-9 = 6,0x10^-18 C².
- Calcule o quadrado da distância. r² = (0,020)² = 4,0x10^-4 m².
- Aplique a lei de Coulomb. F = 9,0x10^9 · 6,0x10^-18 / 4,0x10^-4 = 5,4x10^-8 / 4,0x10^-4 = 1,35x10^-4 N.
- Determine a direção. As cargas têm sinais opostos, logo a força é de atração. A força sobre q1 (positiva) aponta na direção de q2 (negativa), ou seja, para o fragmento negativo.
- Compare com o gabarito. Minha resolução coincide com o gabarito oficial B.
- Por que as outras estão erradas. A tem módulo dez vezes maior e direção de repulsão, que não corresponde às cargas. C tem o módulo pela metade e direção invertida. D ignora que cargas opostas não se anulam, pois a força depende de cada carga separadamente. E tem o módulo correto, mas a direção de repulsão está errada.
💡 Dica: Aplique a lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
O aluno errou a potência de 10 no cálculo do módulo e tratou a interação como repulsão, como se cargas de sinais opostos se afastassem.
Por que engana: Confundir a direção da força, acreditando que cargas opostas se repelem ao invés de se atraírem.
Pela lei de Coulomb: F = k|q1q2|/r^2 = 9,0×10^9·(2,0×10^-9·3,0×10^-9)/(0,02^2) = 1,35×10^-4 N. Sinais opostos produzem força de atração sobre q1 na direção do negativo.
O aluno usou um produto de cargas incorreto (cerca de 3,0x10^-18 em vez de 6,0x10^-18), obtendo metade do valor, e inverteu a direção, apontando a força para o fragmento positivo.
O aluno acredita que cargas de sinais opostos se anulam e por isso não há força, confundindo a carga total do sistema com a interação entre as cargas.
O aluno calculou corretamente o módulo, mas acredita que cargas de sinais opostos se repelem, invertendo o sentido da força.
Raio-X da questão
força elétrica entre cargas
avaliacao
lei de Coulomb · cargas elétricas
Revisar a lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a direção da força, acreditando que cargas opostas se repelem ao invés de se atraírem.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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