FCM-MG 2021 (2º semestre) — questão 41 de Física
Enunciado em texto
Uma pequena esfera com carga negativa percorre os trechos PQ, inclinado, QR e RS horizontais, com atrito desprezível, como mostrado na figura abaixo. Ela desce a rampa, a partir do ponto P, com velocidade inicial .
[Figura: a esfera parte de P, no alto de uma rampa reta que desce até Q, com velocidade apontando rampa abaixo; de Q a S o trilho é horizontal. A partir de R há uma região delimitada por placas verticais em R e em S, com linhas de campo elétrico horizontais apontando para a esquerda (de S para R); o campo está identificado como .]
Depois que a esfera percorre o trecho horizontal QR, penetra numa região em que existe um campo elétrico uniforme , que é paralelo à trajetória RS. O gráfico que melhor representa o módulo da componente horizontal da velocidade da esfera , em função do tempo t, é:
(A) [Gráfico × t, com os instantes P, Q, R e S marcados: constante de P a R e decrescente em linha reta de R a S.]
(B) [Gráfico × t: crescente em linha reta de P a Q, constante de Q a R e crescente em linha reta de R a S.]
(C) [Gráfico × t: crescente em linha reta de P a Q e constante de Q a S.]
(D) [Gráfico × t: constante de P a R e crescente em linha reta de R a S.]
(Enunciado e figura: Vestibular FCM-MG 2021 (2º semestre), Medicina — FCM-MG.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Ciências Médicas de Minas Gerais (FCM-MG).
Resolução comentada
O que a questão pede: como varia a componente horizontal da velocidade em cada trecho: rampa, plano e região com campo elétrico.
Passo 1 — na rampa PQ. Sem atrito, a resultante é a componente do peso ao longo da rampa, : a esfera acelera uniformemente rampa abaixo. A componente horizontal da velocidade é , e como cresce linearmente com o tempo, também cresce em linha reta.
Passo 2 — no plano QR. Trilho horizontal e sem atrito: o peso e a normal se cancelam, a resultante é nula e fica constante.
Passo 3 — na região RS. As linhas de campo apontam para a esquerda (de S para R). Numa carga negativa, a força elétrica tem sentido oposto ao do campo: aponta para a direita, no sentido do movimento. Com campo uniforme, a força é constante: a esfera acelera uniformemente e cresce em linha reta.
Juntando: cresce, fica constante, cresce — o gráfico B.
Por que não as outras: A e D tratam a rampa como se não acelerasse a esfera; A ainda freia a esfera no campo, o que seria o caso de uma carga positiva; C ignora a força elétrica.
⚠️ A armadilha: o sentido da força elétrica. Para carga negativa, aponta contra as linhas de campo; aqui, isso significa a favor do movimento.
A ideia em uma frase: a velocidade só muda onde há resultante: na rampa (peso) e no campo elétrico (força oposta a E, por ser carga negativa).
Resposta: alternativa B (cresce em PQ, constante em QR, cresce em RS).
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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