Duas microesferas condutoras no ar estão separadas por r = 0,10 m. As cargas são q1 = +2,0×10^-6 C (à…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Duas microesferas condutoras no ar estão separadas por r = 0,10 m. As cargas são q1 = +2,0×10^-6 C (à esquerda) e q2 = -3,0×10^-6 C (à direita). Calcule a magnitude e a direção da força elétrica sobre q1 usando F = k·q1·q2/r^2, com k = 9,0×10^9 N·m²/C².
- A) E ˜ 5,0×10^5 N/C, direção para +y (superior).
- B) F = 5,4 N, atração dirigida para a direita (em direção a q2).
- C) E ˜ 4,8×10^4 N/C, direção para -x (afastando do anel).
- D) E ˜ 3,0×10^5 N/C, direção para baixo.
- E) E ˜ 6,0×10^5 N/C, direção hor. (paralela ao eixo).
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique a grandeza pedida. A questão pede a força elétrica sobre q1, dada por F = k·|q1|·|q2|/r^2, e não o campo elétrico. Passo 2: Calcule a magnitude usando os módulos das cargas: 9,0×10^9 × 2,0×10^-6 × 3,0×10^-6 = 54×10^-3 = 5,4×10^-2. Dividindo por r^2 = 0,01 m^2, obtém-se F = 5,4 N. Passo 3: Determine a direção. As cargas têm sinais opostos (+ e -), logo a força é de atração. Como q1 está à esquerda e q2 à direita, a força sobre q1 aponta para a direita, em direção a q2. Passo 4: Compare com o gabarito. A alternativa B traz exatamente F = 5,4 N, atração e direção para a direita, por isso o gabarito oficial está correto. Passo 5: Por que as demais estão erradas: A, C, D e E referem-se ao campo elétrico (em N/C), grandeza que não foi pedida, e suas direções (+y, -x, para baixo, horizontal) não correspondem à força de atração entre as cargas.
💡 Dica: Aplique a fórmula da força elétrica diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno confunde força com campo elétrico, calculando E = k·q/r^2 e atribuindo a ele uma direção vertical sem justificativa no problema.
Por que engana: Confundir a direção da força, acreditando que cargas opostas se repelem em vez de se atraírem.
F = k|q1 q2|/r^2 = 9,0×10^9·(2,0×10^-6·3,0×10^-6)/(0,10)^2 = 5,4 N; cargas opostas => força atrativa, dirigida para q2.
O aluno calcula uma grandeza de campo e trata a interação como repulsão, afastando-se da outra carga, quando os sinais opostos indicam atração.
O aluno mistura força e campo elétrico e escolhe uma direção vertical para baixo, sem relação com a posição horizontal das cargas.
O aluno calcula um valor de campo com erro na potência de 10 ou na manipulação das unidades e informa uma direção horizontal sem verificar que a grandeza pedida é força.
Raio-X da questão
força elétrica entre cargas
avaliacao
força elétrica · lei de Coulomb
Revisar a lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a direção da força, acreditando que cargas opostas se repelem em vez de se atraírem.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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