Em uma câmara de triagem de resíduos, um aerossol de partículas positivas pode ser levantado por um campo…
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
Em uma câmara de triagem de resíduos, um aerossol de partículas positivas pode ser levantado por um campo elétrico vertical uniforme E = 1,2×10^5 N/C. Considere uma partícula com massa m = 3,0×10^-15 kg e carga q = +2,0×10^-16 C. Usando g = 10 m/s², determine se a partícula será levantada e calcule a aceleração vertical resultante (m/s²). Mostre as fórmulas usadas.
- A) a = (P - F_e)/m = (3,0×10^-14 - 2,4×10^-11)/3,0×10^-15
- B) F_e = qE = 2,0×10^-16/1,2×10^5 = 1,67×10^-21 N
- C) Força elétrica F_e = qE = 2,0×10^-16·1,2×10^5 = 2,4×10^-11 N; peso P = mg = 3,0×10^-15·10 = 3,0×10^-14 N; a = (F_e - P)/m ˜ 7,99×10^3 m/s² (para cima).
- D) P = mg = 3,0×10^-15·1 = 3,0×10^-15 N
- E) F_e = qE = 2,0×10^-16·1,2×10^6 = 2,4×10^-10 N
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Força elétrica: F_e = q·E = 2,0·10^-16 × 1,2·10^5 = 2,4·10^-11 N, para cima, pois a carga é positiva e o campo aponta para cima.
- Peso: P = m·g = 3,0·10^-15 × 10 = 3,0·10^-14 N, para baixo.
- Como F_e (2,4·10^-11 N) é muito maior que P (3,0·10^-14 N), a partícula é levantada.
- Aceleração: a = (F_e − P)/m = (2,4·10^-11 − 3,0·10^-14)/3,0·10^-15 ≈ 7,99·10^3 m/s², para cima. Alternativa C.
💡 Dica: Calcule a força elétrica e a força gravitacional para determinar a aceleração.
Alternativa por alternativa
O aluno inverte a subtração, usando (P − F_e), e chega a um sentido de aceleração errado; a resultante aponta para o lado da força maior, a elétrica.
Por que engana: Confundir a direção da força elétrica e do peso, resultando em um cálculo incorreto da aceleração.
O aluno divide a carga pelo campo (q/E) em vez de multiplicar (q·E), usando a fórmula errada da força elétrica.
Com F_e >> P a partícula é levantada. Usou-se F_e = qE (N), P = mg (N) e a = (F_e - P)/m (m/s²) com todas as unidades SI.
O aluno calcula o peso com g = 1 em vez de 10 m/s², errando o valor de g dado no enunciado, e só calcula o peso, sem obter a aceleração.
O aluno usa E = 1,2·10^6 em vez de 1,2·10^5, errando a potência de dez do campo, e também não calcula a aceleração pedida.
Raio-X da questão
força elétrica e gravitacional
avaliacao
força elétrica · peso e aceleração
Revisar as leis de Coulomb e a segunda lei de Newton.
Confundir a direção da força elétrica e do peso, resultando em um cálculo incorreto da aceleração.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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