Duas partículas plásticas carregadas no ar têm q1 = +2,0×10^-9 C e q2 = -4,0×10^-9 C separadas por r = 0,10 m…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Duas partículas plásticas carregadas no ar têm q1 = +2,0×10^-9 C e q2 = -4,0×10^-9 C separadas por r = 0,10 m. Calcule a intensidade da força eletrostática entre elas (use k = 9,0×10^9 N·m²/C²). Indique sentido.
- A) F = 7,2×10^-6 N, atração ao longo da linha que une as cargas.
- B) F = 2,0×10^-6 N, repulsão entre as cargas.
- C) F = 1,0×10^-6 N, ação gravitacional entre as partículas.
- D) F = 3,0×10^6 N, considerando cargas somente positivas.
- E) F = 9,0×10^9 N, força eletrostática máxima.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = +2,0×10^-9 C, q2 = -4,0×10^-9 C, r = 0,10 m e k = 9,0×10^9 N·m²/C². Como as cargas têm sinais opostos, a força será de atração. Passo 2: Aplique a lei de Coulomb em módulo: F = k·|q1|·|q2|/r². Passo 3: Calcule o produto das cargas em módulo: 2,0×10^-9 · 4,0×10^-9 = 8,0×10^-18 C². Passo 4: Calcule o numerador: 9,0×10^9 · 8,0×10^-18 = 72×10^-9 = 7,2×10^-8 N·m². Passo 5: Divida pelo quadrado da distância: r² = 0,01 m², logo F = 7,2×10^-8 / 1,0×10^-2 = 7,2×10^-6 N. Passo 6: Conclua o sentido. Cargas de sinais opostos se atraem, então a força é de atração, ao longo da linha que une as duas cargas. Assim, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial. Passo 7: Por que as outras estão erradas. B: o valor numérico não corresponde ao cálculo e o sentido de repulsão é incorreto para cargas opostas. C: a força entre cargas elétricas é eletrostática, não gravitacional, e o valor também está errado. D: o sinal negativo de q2 não pode ser ignorado, e o valor 3,0×10^6 N é absurdamente grande para essas cargas e distância. E: o valor 9,0×10^9 N é a própria constante k, que não é uma força e não depende das cargas nem da distância.
💡 Dica: Aplique a Lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
F = k|q1 q2|/r^2 = 9,0×10^9·(2,0×10^-9·4,0×10^-9)/(0,10)^2 = 7,2×10^-6 N; cargas opostas atraem.
O aluno acha que cargas de sinais opostos se repelem, ou que a força é repulsiva por haver cargas diferentes, e comete erro no cálculo do valor numérico.
Por que engana: Confundir a direção da força, indicando repulsão entre cargas de sinais opostos.
O aluno confunde a força eletrostática com a força gravitacional, como se a interação entre pequenas partículas fosse de origem gravitacional, e também erra o valor numérico.
O aluno supõe que só há cargas positivas, ignorando o sinal negativo de q2, e comete erro de potência de dez ao calcular a força.
O aluno toma o valor da constante k como se fosse a força, sem multiplicar pelas cargas e dividir pelo quadrado da distância.
Raio-X da questão
força eletrostática
avaliacao
lei de Coulomb · cargas elétricas
Revisar a Lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a direção da força, indicando repulsão entre cargas de sinais opostos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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