FACISB 2021 — questão 69 de Física
Enunciado em texto
Um grande recipiente esférico metálico possui uma abertura por onde podem ser inseridas pequenas esferas condutoras idênticas de raios desprezíveis. Inicialmente, o recipiente encontra-se eletricamente neutro. Na sequência são colocadas as esferas vermelha, de carga elétrica 2 μC, a verde, de carga elétrica −6 μC, e finalmente a esfera azul, de carga elétrica 1 μC.
[Figura: recipiente esférico com uma abertura circular no topo; no fundo, por dentro, as três pequenas esferas (vermelha, verde e azul) encostadas umas nas outras e na parede interna.]
Em seguida, são retiradas uma a uma as esferas na ordem em que foram colocadas no recipiente esférico, sem deixar que elas toquem a abertura do recipiente esférico. Após esse processo, as cargas elétricas das esferas, vermelha, verde e azul, nessa ordem, serão:
(A) 0 μC; 0 μC; 0 μC.
(B) 1 μC; −6 μC; 2 μC.
(C) 8 μC; 8 μC; 8 μC.
(D) −1 μC; −1 μC; −1 μC.
(E) 2 μC; −6 μC; 1 μC.
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2021 — FACISB/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a carga de cada esferinha depois de ter tocado o interior do recipiente metálico e ter sido retirada.
Passo 1 — onde fica a carga num condutor. Em equilíbrio, a carga de um condutor fica toda na superfície externa; dentro do metal o campo é nulo, e a cavidade (sem cargas soltas lá dentro) não tem carga na superfície interna.
Passo 2 — o que acontece quando a esferinha encosta por dentro. Ao tocar a parede interna, a esferinha passa a fazer parte do mesmo condutor que o recipiente. Ela está na parte interna desse conjunto, e a carga migra toda para a superfície externa do recipiente. A esferinha fica neutra. Isso vale para as três (que também se tocam entre si e tocam a parede): toda a carga, 2 − 6 + 1 = −3 μC, vai para a face externa do recipiente.
Passo 3 — a retirada. As esferas saem sem tocar a abertura, ou seja, sem tocar a superfície externa carregada. Saem como estavam por dentro: neutras.
⚠️ A armadilha: dividir a carga total igualmente entre as esferas, como num contato entre esferas iguais ao ar livre: −3/3 = −1 μC cada, a alternativa D. Aqui o contato é com o interior de um condutor oco, que recolhe toda a carga para fora.
A ideia em uma frase: encostar um corpo carregado na face interna de um condutor oco transfere toda a sua carga para a face externa.
Resposta: alternativa A (0 μC; 0 μC; 0 μC).
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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