Em um modelo simplificado de uma proteína de membrana, dois grupos ionizados podem ser representados como…
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 um modelo simplificado de uma proteína de membrana, dois grupos ionizados podem ser representados como cargas puntiformes separadas por 0,200 m no interior de uma célula. Considere q1 = +2,00 µC e q2 = -3,00 µC. Para estimar a interação elétrica entre esses grupos, use k = 9,0 × 10^9 N·m²·C^-2 e a relação F = k·|q1·q2|/r². Com base no modelo apresentado, calcule a magnitude da força eletrostática entre os grupos ionizados e indique se a interação é atraente ou repulsiva.
- A) F = 1,35 N, atraente (cada carga é atraída para a outra).
- B) F = 0,27 N, atraente (cada carga é atraída para a outra).
- C) F = 1,35 N, repulsiva (cada carga é afastada da outra).
- D) F = 2,70 N, atraente (cada carga é atraída para a outra).
- E) F = 0,75 N, repulsiva (cada carga é afastada da outra).
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Converter as cargas para coulombs. q1 = +2,00 µC = +2,00 x 10^-6 C e q2 = -3,00 µC = -3,00 x 10^-6 C. A distância é r = 0,200 m.
- Calcular o produto das magnitudes das cargas. |q1 x q2| = 2,00 x 10^-6 x 3,00 x 10^-6 = 6,00 x 10^-12 C².
- Calcular o numerador. k x |q1 x q2| = 9,0 x 10^9 x 6,00 x 10^-12 = 54 x 10^-3 = 0,054 N·m².
- Calcular o denominador. r² = 0,200² = 0,0400 m².
- Dividir. F = 0,054 / 0,040 = 1,35 N.
- Determinar o tipo de interação. As cargas têm sinais opostos (uma positiva e outra negativa), e cargas de sinais opostos se atraem. Logo, a interação é atraente.
- Conclusão. A alternativa correta é a A, que coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: a B usa o valor 0,27 N, que resulta de dividir por r em vez de r²; a C tem a magnitude certa, mas indica repulsão, o que contraria o sinal das cargas; a D tem 2,70 N, resultado de um erro na potência ao calcular r²; a E tem 0,75 N e indica repulsão, combinando erro de cálculo com erro de sinal.
💡 Dica: Aplique a Lei de Coulomb para calcular a força.
Alternativa por alternativa
Convertendo as cargas para coulombs, q1 = 2,00 × 10^−6 C e q2 = −3,00 × 10^−6 C. Aplicando a relação fornecida: F = (9,0 × 10^9)·(2,00 × 10^−6)·(3,00 × 10^−6)/(0,200)² = 1,35 N. Como as cargas têm sinais opostos, a força é atraente.
O aluno calculou corretamente o produto das cargas, mas dividiu por r em vez de r², obtendo 0,054 / 0,200 = 0,27 N. Também pode ter esquecido a potência ao aplicar a lei do inverso do quadrado.
O aluno calculou corretamente a magnitude de 1,35 N, mas concluiu que a interação é repulsiva, provavelmente por achar que cargas de sinais opostos se afastam ou por confundir o sinal da força com o sinal das cargas.
O aluno acertou o tipo de interação (atraente), mas errou o cálculo de r², obtendo r² = 0,020 m² em vez de 0,040 m², o que dobra o resultado para 2,70 N.
O aluno errou o valor numérico da força (0,75 N), provavelmente por erro no produto das cargas ou na potência de 10 do cálculo, e também concluiu que a interação é repulsiva, confundindo o sinal das cargas com o tipo de força.
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, acreditando que cargas opostas se repelem ao invés de se atraírem.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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