EEAR 2017 (CFS 2) — questão 84 de Física

Gabarito BEletrostática — eletrização por contato e lei de CoulombExame de Admissão ao CFS 2/2017 · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 84 de Física do EEAR 2017 (CFS 2)

Enunciado em texto

Duas esferas idênticas A e B, de cargas iguais a QA=−3 μCQ_A = -3\ \mu\text{C} e QB=−8 μCQ_B = -8\ \mu\text{C}, estão inicialmente isoladas uma da outra. Em seguida, ambas são colocadas em contato e depois separadas por uma distância de 30cm no vácuo. Determine o valor aproximado da força elétrica que passa a atuar entre as cargas.

(Dados: constante eletrostática no vácuo k=9⋅109 N⋅m2C2k = 9 \cdot 10^{9}\ \dfrac{\text{N} \cdot \text{m}^2}{\text{C}^2})

a) 2

b) 3

c) 6

d) 9

(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 2/2017 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: a força entre as esferas depois do contato, em newtons.

Passo 1 — o contato. Esferas idênticas em contato dividem a carga total igualmente:

Q=−3+(−8)2=−5,5 μCQ = \frac{-3 + (-8)}{2} = -5{,}5\ \mu\text{C}

Passo 2 — lei de Coulomb, com d = 30 cm = 0,3 m:

F=k Q2d2F = \frac{k\,Q^2}{d^2}

F=9⋅109×(5,5⋅10−6)20,32F = \frac{9 \cdot 10^{9} \times (5{,}5 \cdot 10^{-6})^2}{0{,}3^2}

F=9⋅109×30,25⋅10−120,09F = \frac{9 \cdot 10^{9} \times 30{,}25 \cdot 10^{-12}}{0{,}09}

F≈3,0 NF \approx 3{,}0\ \text{N}

As duas cargas são negativas: a força é de repulsão, com cerca de 3 N.

⚠️ A armadilha: usar as cargas de antes do contato: 9⋅109×24⋅10−12/0,09=2,49 \cdot 10^9 \times 24 \cdot 10^{-12}/0{,}09 = 2{,}4 N, que leva à alternativa A. O contato muda as cargas.

A ideia em uma frase: esferas idênticas em contato ficam com a média das cargas; depois é só Coulomb, com a distância em metros.

Resposta: alternativa B (cerca de 3 N).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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