W, X, Y e Z são quatro esferas condutoras idênticas, fixas e eletricamente isoladas, que apresentam diferentes…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
W, X, Y e Z são quatro esferas condutoras idênticas, fixas e eletricamente isoladas, que apresentam diferentes valores de cargas elétricas Q, em coulombs, conforme indicado na imagem abaixo. Considere que, em determinado momento, ocorre contato elétrico simultâneo entre essas esferas. Após esse contato, a distribuição das cargas elétricas corresponde a: (UERJ 2027)
- A) Q_W > Q_X > Q_Y > Q_Z
- B) Q_X > Q_W < Q_Y < Q_Z
- C) Q_Y < Q_W > Q_X = Q_Z
- D) Q_Z = Q_Y = Q_X = Q_W
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Quando esferas condutoras idênticas entram em contato elétrico, as cargas livres se redistribuem entre elas, e a carga total do sistema se conserva. Assim, a soma Q_W + Q_X + Q_Y + Q_Z é a mesma antes e depois do contato. Passo 2: Como as esferas são idênticas, o contato simultâneo faz com que a carga total se divida igualmente entre as quatro. Cada esfera passa a ter Q_final = (Q_W + Q_X + Q_Y + Q_Z) / 4. Passo 3: Essa expressão é a mesma para todas as esferas, pois todas recebem a mesma fração do total. Logo, Q_W = Q_X = Q_Y = Q_Z, que é a situação descrita na alternativa D, o gabarito. Passo 4: Para conferir, observe que a alternativa A mantém cargas diferentes entre si, o que contraria a equalização após o contato. A alternativa B também mantém desigualdades entre as esferas, então não representa uma distribuição final de equilíbrio. A alternativa C deixa Q_W maior que Q_Y e Q_X, mas as esferas deveriam ter a mesma carga após o contato simultâneo. Passo 5: Conclusão: como todas as esferas idênticas em contato simultâneo terminam com a mesma carga, a distribuição correta é Q_W = Q_X = Q_Y = Q_Z.
💡 Dica: Lembre-se que esferas condutoras em contato compartilham carga igualmente.
Alternativa por alternativa
O aluno supõe que as cargas mantêm a mesma ordem de grandeza inicial, como se cada esfera apenas trocasse uma pequena quantidade de carga com as vizinhas, sem ocorrer equalização.
Por que engana: O aluno pode pensar que as cargas permanecem diferentes após o contato, não aplicando o princípio de distribuição igualitária em condutores idênticos.
O aluno lê as desigualdades de forma incoerente com o contato simultâneo, supondo que algumas esferas mantêm cargas maiores ou menores que as outras depois do contato, sem considerar que o contato simultâneo distribui a carga igualmente.
O aluno imagina que apenas alguns pares de esferas se equalizam, por exemplo as que tinham cargas iguais, e mantém as demais diferentes, sem aplicar a divisão do total entre todas as quatro esferas.
CORRETA. Após o contato elétrico entre esferas condutoras idênticas, as cargas se distribuem igualmente, resultando em cargas iguais em todas as esferas.
Raio-X da questão
distribuição de carga elétrica
avaliacao
carga elétrica e condutores · equilíbrio eletrostático
estude o conceito de equilíbrio eletrostático e distribuição de cargas em condutores
O aluno pode pensar que as cargas permanecem diferentes após o contato, não aplicando o princípio de distribuição igualitária em condutores idênticos.
tomada_decisao
cientifico
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