Uma partícula plástica de massa m = 2,0×10^-6 kg e carga q = +6,0×10^-9 C atravessa perpendicularmente um…
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
Uma partícula plástica de massa m = 2,0×10^-6 kg e carga q = +6,0×10^-9 C atravessa perpendicularmente um campo elétrico uniforme E = 2,0×10^4 N/C entre placas separadas por 3,0 cm. Calcule a aceleração vertical da partícula (a = F/m) e indique a direção.
- A) a = 120 m/s^2, multiplicou a carga erroneamente.
- B) a = 60 m/s^2, mas dirigida para baixo.
- C) a = 45 m/s^2, erro na definição do movimento.
- D) a = qE/m = 60 m/s^2, dirigida para cima (força elétrica para cima).
- E) a = 30 m/s^2, força elétrica é menor que a gravidade.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique a força elétrica sobre a partícula. Ela é dada por F = qE. Com q = 6,0 x 10^-9 C e E = 2,0 x 10^4 N/C, temos F = 6,0 x 10^-9 x 2,0 x 10^4 = 1,2 x 10^-4 N. Passo 2: Aplique a segunda lei de Newton, a = F/m. Com m = 2,0 x 10^-6 kg, a = 1,2 x 10^-4 / 2,0 x 10^-6 = 60 m/s^2. Passo 3: Determine a direção. Como a carga é positiva, a força elétrica tem o mesmo sentido do campo elétrico. Pelo gabarito, o campo atua no sentido que empurra a partícula para cima, na direção vertical, na figura. Passo 4: Observe que a separação de 3,0 cm entre as placas não entra no cálculo de a. Ela só seria necessária para outras grandezas, como o tempo de travessia ou o desvio vertical. Passo 5: Por que as outras alternativas estão erradas. A) Dobrar o valor de a (120 m/s^2) indica erro de multiplicação na conta de F ou de a. B) O módulo 60 m/s^2 está certo, mas o sentido para baixo contraria o sentido da força em uma carga positiva. C) O valor 45 m/s^2 não sai de qE/m e mistura conceitos de movimento que não se aplicam ao cálculo da aceleração. E) O valor 30 m/s^2 é a metade do correto, o que sugere erro de fator de 2 na força ou na massa.
💡 Dica: Calcule a força elétrica e depois a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente errou o cálculo de F ou de a, obtendo o dobro do valor correto, por exemplo multiplicando a carga por 2 ou dividindo a massa por 2 de forma indevida.
O aluno calculou corretamente o módulo, 60 m/s^2, mas acreditou que a força em uma carga positiva aponta para baixo, invertendo o sentido em relação ao campo.
Por que engana: Confundir a direção da força elétrica, indicando que a aceleração é para baixo ao invés de para cima.
O aluno aplicou um procedimento que não corresponde à relação a = qE/m, misturando conceitos de movimento como tempo ou distância entre as placas no cálculo da aceleração.
Força elétrica F = qE = 6,0×10^-9·2,0×10^4 = 1,2×10^-4 N; então a = F/m = 1,2×10^-4/2,0×10^-6 = 60 m/s^2, sentido para cima.
O aluno subestimou a força elétrica, provavelmente usando metade do campo ou da carga, ou dividindo a força por 2 sem justificativa física. Ele também pode ter comparado a força elétrica com o peso sem necessidade.
Raio-X da questão
aceleração em campo elétrico
avaliacao
força elétrica · aceleração
Revisar a relação entre força, massa e aceleração.
Confundir a direção da força elétrica, indicando que a aceleração é para baixo ao invés de para cima.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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