FMJ 2017 — questão 43 de Física

Enunciado em texto
O gráfico representa, de forma simplificada, a intensidade da corrente elétrica, em função do tempo, resultante do fluxo de íons de sódio através da membrana de um axônio gigante de lula, obtido em um experimento.
[Gráfico: i ( A) no eixo vertical, com a marca 2,0 (e uma marca sem rótulo na metade, que corresponde a 1,0); t ( s) no eixo horizontal, com marcas 1,0; 2,0; 3,0 e 4,0. A corrente sobe em linha reta de zero, em t = 0, até 2,0 num instante entre 1,0 e 2,0 (por volta de 1,5), e depois desce em linha reta até zero em t = 4,0. O gráfico é um triângulo.]
(www.sisne.org. Adaptado.)
Considerando o valor da carga elétrica de cada íon igual a C, a quantidade de íons de sódio que atravessaram a membrana entre os instantes 0 s e s foi de
(A) .
(B) .
(C) .
(D) .
(E) .
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2017, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMJ/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Jundiaí (FMJ) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quantos íons de sódio passaram pela membrana nos 4,0 ms mostrados no gráfico.
Passo 1 — a carga é a área sob o gráfico. Corrente é carga por tempo (); quando a corrente varia, a carga que passou é a área entre a curva e o eixo do tempo. Aqui a figura é um triângulo de base s e altura A:
Note que não importa o instante exato do pico: a área de um triângulo só depende da base e da altura.
Passo 2 — o número de íons. Cada íon carrega C:
⚠️ A armadilha: tratar a corrente como se fosse 2,0 × 10⁻¹³ A o tempo todo (área de retângulo): a carga dobraria e daria íons, a alternativa D. A corrente só chega a esse valor no pico; a área certa é a do triângulo.
A ideia em uma frase: a área sob o gráfico corrente × tempo é a carga; dividindo pela carga de um íon, sai o número de íons.
Resposta: alternativa E ( íons).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.