FísicaUERJBNCC EM13CNT301Difícil⏱ longo

Considere um sistema com duas esferas: E1, positivamente eletrizada, presa por um fio ideal e isolante…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT301

Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Considere um sistema com duas esferas: E1, positivamente eletrizada, presa por um fio ideal e isolante conectado a uma mola ideal fixada no teto; E2, negativamente eletrizada, conectada ao solo por uma haste isolante. E2 tem carga Q2 três vezes maior que a de E1, sendo Q1 = +4 x 10^-8 C. Quando E2 se aproxima de E1, a mola sofre uma deformação x = 3 mm e o sistema atinge o equilíbrio, conforme representa o esquema. Sabe-se que E1 tem massa m = 3 g e que a distância que separa as esferas corresponde a d = 40 mm. Desprezando as dimensões das esferas, calcule, em N/m, o valor da constante elástica da mola. Calcule, em N/m, o valor da constante elástica da mola. (UERJ 2024)

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculo da intensidade da força elétrica: F_E = k · |Q_1| · |Q_2| / d² F_E = 9 · 10? · 4 × 10?8 · 12 · 10?8 / (4 × 10?²)² F_E = 27 × 10?³ N Cálculo da intensidade da força-peso: P = m · g P = 3 × 10?³ · 10 P = 30 × 10?³ N Cálculo da intensidade da força elástica utilizando equilíbrio de forças: F_E + P = F_EL 27 × 10?³ + 30 × 10?³ = F_EL F_EL = 57 × 10?³ N Cálculo da constante elástica da mola: F_EL = k · x 57 × 10?³ = k · 3 × 10?³ k = 19 N/m

Explicação

Calcular a força eletrostática entre as esferas usando a Lei de Coulomb, igualar essa força à força elástica da mola (k*x), e isolar k para encontrar a constante elástica.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

força eletrostática e constante elástica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

lei de Coulomb · força elástica da mola

📚 Reveja

estude a lei de Coulomb e a relação força-mola na elasticidade

⚠️ Erro mais comum

Confundir as forças envolvidas ou esquecer de converter unidades corretamente ao calcular a constante elástica.

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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