ENEM 2016 PPL — questão 79 de Física
Enunciado em texto
Durante a formação de uma tempestade, são observadas várias descargas elétricas, os raios, que podem ocorrer: das nuvens para o solo (descarga descendente), do solo para as nuvens (descarga ascendente) ou entre uma nuvem e outra. As descargas ascendentes e descendentes podem ocorrer por causa do acúmulo de cargas elétricas positivas ou negativas, que induz uma polarização oposta no solo.
Essas descargas elétricas ocorrem devido ao aumento da intensidade do(a)
a) campo magnético da Terra.
b) corrente elétrica gerada dentro das nuvens.
c) resistividade elétrica do ar entre as nuvens e o solo.
d) campo elétrico entre as nuvens e a superfície da Terra.
e) força eletromotriz induzida nas cargas acumuladas no solo.
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
A pergunta é: o que precisa crescer para que o ar, que é isolante, passe a conduzir?
O mecanismo do raio. Durante a tempestade, o atrito entre partículas de gelo e água separa cargas: a base da nuvem acumula carga (em geral negativa) e induz carga oposta no solo — o enunciado diz exatamente isso, "induz uma polarização oposta no solo". Nuvem e solo passam a funcionar como as duas placas de um capacitor gigante.
Entre elas surge um campo elétrico, cuja intensidade cresce à medida que a carga se acumula:
A condição para o raio. O ar é isolante até certo ponto. Quando o campo ultrapassa a rigidez dielétrica do ar — cerca de V/m em ar seco, e bem menos em ar úmido — os elétrons são arrancados das moléculas, o ar ioniza e vira condutor. Aberto o caminho, a carga escoa: é a descarga. Alternativa D.
A ordem causal, que é o que a questão realmente cobra:
Por que a alternativa B é a mais tentadora e mesmo assim errada. Ela troca causa por consequência: a corrente é o raio, não a causa dele. Antes da descarga não há corrente nenhuma — o ar está isolando. Dizer que o raio ocorre "devido ao aumento da corrente" é dizer que o raio ocorre devido ao raio.
Por que as outras caem:
• A (campo magnético da Terra): o campo terrestre é praticamente constante e não tem relação com tempestades. Existe campo magnético produzido pelo raio, mas ele é efeito, não causa.
• C (resistividade do ar): o sentido está invertido. Para haver descarga, a resistividade do ar precisa cair (o ar ionizado é condutor), não aumentar.
• E (força eletromotriz induzida no solo): fem induzida pertence à indução eletromagnética (variação de fluxo magnético, Lei de Faraday). Aqui a indução é eletrostática: cargas se rearranjam por proximidade de outras cargas. São dois fenômenos com nomes parecidos e mecanismos diferentes.
O que explica o para-raios. Ele não "atrai" o raio por magia: sua ponta metálica concentra o campo elétrico (poder das pontas), fazendo com que o limite de ruptura seja atingido ali primeiro. A descarga escolhe o caminho onde o campo é maior — e o para-raios garante que esse caminho termine no aterramento, não no telhado.
A ideia em uma frase: o que cresce antes do raio é o campo elétrico; a corrente é o raio acontecendo, não o que o causa.
Resposta: alternativa D.
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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