EEAR 2021 (CFS 2) — questão 88 de Física

Gabarito CEletrostática — eletrização por contato e lei de CoulombExame de Admissão ao CFS 2/2021 · Física
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 88 de Física do EEAR 2021 (CFS 2)

Enunciado em texto

Cláudia foi visitar o laboratório de Física da sua escola e encantou-se com algumas esferas de aço que encontrou, utilizadas em experimentos de eletricidade. Escolhendo duas delas, idênticas, colocou-as em contato uma com a outra, separando-as, em seguida, por uma distância de 50 cm. Considerando-se que as esferas possuíam, inicialmente, cargas elétricas, respectivamente iguais a 4 μC e - 6 μC, após o contato, a força de interação entre elas será de _______ e terá natureza _____________.

Considerando o sistema eletricamente isolado e a constante eletrostática do vácuo igual a 9×109 N⋅m2/C29 \times 10^{9}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2, assinale a alternativa que completa corretamente as lacunas acima.

a) 36 mN - atrativa.

b) 864 mN - atrativa.

c) 36 mN - repulsiva.

d) 144 mN - repulsiva.

(Enunciado: Exame de Admissão ao CFS 2/2021 — 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, e se ela atrai ou repele.

Passo 1 — o contato. Esferas idênticas, num sistema isolado, dividem igualmente a carga total:

Q=4+(−6)2=−1 μC (cada)Q = \frac{4 + (-6)}{2} = -1\ \mu\text{C}\ \text{(cada)}

As duas ficam com carga negativa: cargas de mesmo sinal se repelem.

Passo 2 — lei de Coulomb, com d = 50 cm = 0,5 m:

F=k ∣Q∣2d2=9⋅109×(10−6)20,52F = \frac{k\,|Q|^2}{d^2} = \frac{9 \cdot 10^{9} \times (10^{-6})^2}{0{,}5^2}

F=9⋅10−30,25=3,6⋅10−2 NF = \frac{9 \cdot 10^{-3}}{0{,}25} = 3{,}6 \cdot 10^{-2}\ \text{N}

Ou seja, F = 36 mN, repulsiva.

⚠️ A armadilha: usar as cargas de antes do contato: 9⋅109×4⋅10−6×6⋅10−60,25=0,864\frac{9 \cdot 10^9 \times 4 \cdot 10^{-6} \times 6 \cdot 10^{-6}}{0{,}25} = 0{,}864 N = 864 mN, atrativa, a alternativa B. A questão pede a força após o contato.

A ideia em uma frase: no contato entre esferas idênticas, a carga total se divide ao meio; depois é Coulomb com as novas cargas.

Resposta: alternativa C (36 mN, repulsiva).

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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