Duas microesferas isolantes no ar têm cargas q1 = +2,0×10^-8 C em x=0 e q2 = +5,0×10^-8 C em x=0,08 m. Calcule…
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 isolantes no ar têm cargas q1 = +2,0×10^-8 C em x=0 e q2 = +5,0×10^-8 C em x=0,08 m. Calcule o módulo da força elétrica entre elas. Use a lei de Coulomb F = k·q1·q2/r^2 com k = 9,0×10^9 N·m²/C².
- A) F = 1,00×10^-2 N, dado que a distância é 8 vezes maior.
- B) F = 2,5×10^-3 N, força resultante devido a cargas opostas.
- C) F = 1,41×10^-3 N (repulsiva, ao longo da linha que une as cargas).
- D) F = 7,08×10^-4 N, força atrativa entre as cargas.
- E) F = 3,14×10^-3 N, desconsiderando a constante k.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. q1 = +2,0×10^-8 C, q2 = +5,0×10^-8 C, r = 0,08 m e k = 9,0×10^9 N·m²/C². Não há figura nem dado faltando. Passo 2: Calcule o produto das cargas em módulo: |q1·q2| = 2,0×10^-8 × 5,0×10^-8 = 10×10^-16 = 1,0×10^-15 C². Passo 3: Calcule o quadrado da distância: r² = (0,08)² = 0,0064 m². Passo 4: Aplique a lei de Coulomb: F = k·|q1·q2|/r² = (9,0×10^9 × 1,0×10^-15)/0,0064 = 9,0×10^-6/0,0064 = 1,406×10^-3 N, ou seja, cerca de 1,41×10^-3 N. Passo 5: Determine o sentido. As duas cargas são positivas, têm o mesmo sinal, logo se repelem, com força ao longo da reta que as une. Passo 6: Conclusão: a alternativa C está correta, em acordo com o gabarito oficial. A alternativa A está errada porque a força diminui com o quadrado da distância e não aumenta. A alternativa B está errada porque as cargas são de mesmo sinal, não opostas. A alternativa D está errada porque a força é repulsiva, não atrativa, e o valor não resulta da conta correta. A alternativa E está errada porque a constante k é indispensável no cálculo da força.
💡 Dica: Aplique a lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que, por a distância ser grande, a força deveria ser maior, ou seja, inverte a relação de proporcionalidade inversa com o quadrado da distância.
Por que engana: Confundir a relação entre a distância e a força, acreditando que a força diminui de forma linear em vez de quadrática com o aumento da distância.
O aluno entende que as cargas são opostas e atribui a elas uma força resultante por cargas de sinais diferentes, quando ambas são positivas.
Aplicando F = k·q1·q2/r^2: F = 9,0×10^9·(2,0×10^-8·5,0×10^-8)/(0,08^2) = 1,41×10^-3 N; sinais iguais ? força repulsiva.
O aluno calcula o módulo com erro numérico na potência ou no quadrado da distância e ainda classifica a força como atrativa, confundindo o sinal das cargas de mesmo sinal.
O aluno acredita que a constante k pode ser descartada do cálculo, o que altera o resultado e torna a grandeza sem sentido físico correto.
Raio-X da questão
força elétrica
avaliacao
lei de Coulomb · cargas elétricas
Revisar a lei de Coulomb e suas aplicações.
Confundir a relação entre a distância e a força, acreditando que a força diminui de forma linear em vez de quadrática com o aumento da distância.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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