Em um determinado instante, dois corpos de pequenas dimensões estão eletricamente neutros e localizados no ar…
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
Em um determinado instante, dois corpos de pequenas dimensões estão eletricamente neutros e localizados no ar. Por certo processo de eletrização, cerca de 5 . 10¹³ elétrons “passaram” de um corpo a outro. Feito isto, ao serem afastados entre si de uma distância de 1,0 cm, haverá entre eles Dados: | Constante eletrostática do ar | Carga elementar | |------------------------------|-----------------| | k0 = 9 . 10? N . m²/ C² | e = 1,6 . 10?¹? C | haverá entre eles (Mackenzie 2013)
- A) uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN.
- B) uma repulsão eletrostática mútua, de intensidade 7,2 . 10⁵ kN.
- C) uma interação eletrostática mútua desprezível, impossível de ser determinada.
- D) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 7,2 . 10⁵ kN.
- E) uma atração eletrostática mútua, de intensidade 5, 76 kN.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Calcule a carga transferida. Cada elétron tem carga e = 1,6 . 10^-19 C, e são 5 . 10^13 elétrons, então Q = 5 . 10^13 . 1,6 . 10^-19 = 8 . 10^-6 C. Passo 2: Determine os sinais. Os corpos estavam neutros; ao perder elétrons, um fica com carga +8 . 10^-6 C, e ao ganhá-los o outro fica com -8 . 10^-6 C. Cargas de sinais opostos se atraem, portanto a interação é uma atração. Passo 3: Converta a distância para metros: d = 1,0 cm = 0,01 m = 1,0 . 10^-2 m. Passo 4: Aplique a Lei de Coulomb, F = k0 . |Q1| . |Q2| / d^2 = 9 . 10^9 . (8 . 10^-6) . (8 . 10^-6) / (1,0 . 10^-2)^2 = 9 . 10^9 . 64 . 10^-12 / 10^-4 = 0,576 / 10^-4 = 5 760 N = 5,76 kN. Passo 5: Conclusão: há uma atração eletrostática mútua de intensidade 5,76 kN, que é a alternativa E, em acordo com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A troca o sinal da força, pois os corpos não têm cargas de mesmo sinal; B tem sinal errado e intensidade incompatível com o cálculo; C ignora que, após a eletrização, os corpos estão carregados e interagem fortemente; D tem o sinal correto, mas a intensidade está incorreta, fora da ordem de grandeza obtida.
💡 Dica: Calcule a carga transferida e use a fórmula da força eletrostática de Coulomb.
Alternativa por alternativa
Assume que, após a eletrização, os dois corpos ficaram com cargas de mesmo sinal, por isso conclui repulsão. Esquece que um corpo perdeu elétrons e o outro ganhou, deixando cargas opostas.
Erra o sinal da interação, pensando em repulsão, e também erra a ordem de grandeza do resultado, provavelmente por problemas com a conversão de unidades ou com as potências de 10 no cálculo.
Aplica a intuição de que objetos eletricamente neutros não interagem e supõe que, após o processo, a interação continua desprezível. Não percebe que os corpos ficam carregados e que a força calculada é relevante.
Acerta o sinal da força ao identificar a atração, mas comete erro de cálculo ou de unidade, possivelmente não convertendo corretamente o centímetro em metro ao elevar a distância ao quadrado.
CORRETA. A transferência de elétrons faz com que os corpos fiquem com cargas opostas, gerando uma atração eletrostática de intensidade 5,76 kN, conforme cálculo pela Lei de Coulomb.
Raio-X da questão
força eletrostática de Coulomb
avaliacao
carga elétrica elementar · lei de Coulomb
estude a fórmula da força eletrostática e cálculo de cargas elementares
confundir a quantidade de elétrons com carga total ou esquecer de usar o valor absoluto da carga.
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