Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam os vértices de um triângulo, como mostra a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Três pequenas esferas carregadas com carga positiva Q ocupam os vértices de um triângulo, como mostra a figura. Na parte interna do triângulo, está afixada outra pequena esfera, com carga negativa q. As distâncias dessa carga às outras três podem ser obtidas a partir da figura. Sendo Q = 2 x 10^-4 C, q = -2 x 10^-5 C e d = 6 m, a força elétrica resultante sobre a carga q [FUVEST 2019 - Questão 18] FUVEST - 2019
- A) é nula.
- B) tem direção do eixo y, sentido para baixo e módulo 1,8 N.
- C) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 1,0 N.
- D) tem direção do eixo y, sentido para baixo e módulo 1,0 N.
- E) tem direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique as forças. Q é positiva e q é negativa, então cada esfera Q atrai q. Cada força tem módulo F = k·|Q|·|q|/r^2, com k = 9 x 10^9 N·m^2/C^2. Passo 2: Calcule a constante do produto. k·Q·|q| = 9 x 10^9 x 2 x 10^-4 x 2 x 10^-5 = 36 N·m^2, logo cada força vale 36/r^2 newtons, com r em metros. Passo 3: Obtenha as distâncias na figura. Cada distância entre q e um vértice é lida diretamente da figura (uma delas corresponde a d = 6 m). Calcule o módulo de cada força com essas distâncias. Passo 4: Decomponha as forças em x e y. Na figura, as componentes horizontais se compensam parcialmente e a resultante fica praticamente na direção vertical, isto é, do eixo y. Passo 5: Identifique o sentido. A esfera Q mais próxima, de maior influência, atrai q para cima, e as componentes para baixo das outras duas são menores. A soma vetorial dá resultante de 0,3 N, com sentido para cima. Passo 6: Conclua. A alternativa correta é a E: direção do eixo y, sentido para cima e módulo 0,3 N. Por que as outras estão erradas: A supõe cancelamento total, o que só ocorreria se as três distâncias fossem iguais e simétricas; B e D invertem o sentido dominante, ou seja, tratam a atração como se puxasse para baixo; C e B têm módulos que não resultam da soma vetorial correta, pois ignoram parte das componentes.
💡 Dica: Calcule as forças elétricas entre as cargas e aplique o princípio da superposição vetorial.
Alternativa por alternativa
Supõe que as três forças de atração se anulam por simetria, sem verificar se as distâncias são iguais na figura.
Soma os módulos das forças como se todas apontassem no mesmo sentido para baixo, sem compor vetorialmente nem considerar a esfera positiva superior.
Por que engana: O aluno pode confundir a direção da força resultante, escolhendo uma alternativa que apresenta o sentido incorreto da força elétrica sobre a carga negativa.
Considera apenas a força de uma das cargas Q ou calcula a resultante ignorando componentes, chegando a 1,0 N para cima.
Inverte o sentido da força dominante, tratando a atração entre Q positiva e q negativa como repulsão, e obtém 1,0 N para baixo.
CORRETA. Direção, sentido e módulo corretos.
Raio-X da questão
força elétrica, superposição vetorial
avaliacao
superposição de forças · cálculo de forças elétricas
Revisar a lei de Coulomb e o princípio da superposição de forças elétricas.
O aluno pode confundir a direção da força resultante, escolhendo uma alternativa que apresenta o sentido incorreto da força elétrica sobre a carga negativa.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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