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A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da distância r que as separa está representada no…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

A energia potencial elétrica U de duas partículas em função da distância r que as separa está representada no gráfico da figura abaixo. [IMAGEM] Uma das partículas está fixa em uma posição, enquanto a outra se move apenas devido à força elétrica de interação entre elas. Quando a distância entre as partículas vale de r1 = 3 x 10?¹° m a r2 = 9 x 10?¹° m, a energia cinética da partícula em movimento [FUVEST 2013 - Questão 19] FUVEST - 2013

A) diminui 1 x 10⁻¹⁸ J.
B) aumenta 1 x 10⁻¹⁸ J.
C) diminui 2 x 10⁻¹⁸ J.
D) aumenta 2 x 10⁻¹⁸ J.
E) não se altera.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

Identifique o que o gráfico representa. A curva mostra a energia potencial elétrica U em função da distância r entre as duas partículas. Uma delas está fixa, e a outra se move apenas sob a ação da força elétrica, que é conservativa.
Use a conservação da energia mecânica. Como só a força elétrica realiza trabalho, a soma da energia cinética Ec com a energia potencial U permanece constante: Ec1 + U1 = Ec2 + U2. Logo, a variação da energia cinética é ΔEc = Ec2 - Ec1 = U1 - U2.
Leia o gráfico nos dois pontos pedidos. Em r1 = 3 x 10^-10 m e em r2 = 9 x 10^-10 m, os valores de U podem ser lidos na curva. A diferença U1 - U2 vale 2 x 10^-18 J, que é positiva. Isso mostra que a energia potencial diminui quando a distância aumenta, ou seja, a partícula móvel está sendo acelerada pela força elétrica.
Conclua. Como ΔEc = U1 - U2 = 2 x 10^-18 J, a energia cinética aumenta 2 x 10^-18 J. A alternativa correta é a D.
Por que as outras estão erradas. A) Diz que a energia diminui e usa um valor de 1 x 10^-18 J, o que contraria o sinal e a magnitude da variação. B) Acerta o sentido do aumento, mas usa um valor de 1 x 10^-18 J, que não corresponde à diferença de energia potencial entre r1 e r2. C) Usa a magnitude correta, mas inverte o sentido da variação da energia cinética. E) Supõe que, sem mudança de energia potencial visível, a energia cinética não muda, o que ignora a conservação da energia mecânica.

💡 Dica: Use a conservação da energia mecânica para relacionar energia potencial e cinética.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno inverte o sinal da variação, achando que a energia cinética cai quando a energia potencial cai, e lê a diferença como 1 x 10^-18 J em vez de 2 x 10^-18 J.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre a variação da energia potencial e a energia cinética, não percebendo que a energia cinética aumenta quando a energia potencial diminui.

B Erradaerro: Interpretação

O aluno acerta que a energia cinética aumenta, mas calcula a diferença de energia potencial pela leitura errada de um dos pontos do gráfico, obtendo 1 x 10^-18 J.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno pensa que a energia cinética acompanha a energia potencial, ou seja, que diminui quando U diminui, e inverte o sentido da variação mantendo o valor de 2 x 10^-18 J.

D Correta

Incorreta. A energia cinética não aumenta 2 x 10⁻¹⁸ J.

E Erradaerro: Senso comum

O aluno acredita que, como a força é apenas elétrica e a energia potencial é uma grandeza abstrata, a energia cinética permanece igual, sem perceber que a variação de U se transforma em variação de Ec.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado depende_imagem

Cobertura da habilidade unica

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 progressao

🎯 Conceito central

energia potencial elétrica, energia cinética, conservação de energia

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

conservação de energia · energia potencial elétrica

📚 Reveja

Revisar conservação da energia mecânica e energia potencial elétrica.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre a variação da energia potencial e a energia cinética, não percebendo que a energia cinética aumenta quando a energia potencial diminui.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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