ITA 2009 — questão 2 de Física
Enunciado em texto
Uma partícula carregada negativamente está se movendo na direção quando entra em um campo elétrico uniforme atuando nessa mesma direção e sentido. Considerando que sua posição em s é m, qual gráfico representa melhor a posição da partícula como função do tempo durante o primeiro segundo?
[Os cinco gráficos têm o mesmo quadro: eixo horizontal t de 0 a 1, eixo vertical x de −0,3 a 0,3.]
A) [Gráfico: x sobe em linha reta de 0 (em t = 0) até 0,3 (em t = 0,5) e desce em linha reta até 0 (em t = 1), formando um "bico".]
B) [Gráfico: x sobe rapidamente de 0 até cerca de 0,3 em t ≈ 0,2 e depois cai suavemente, chegando a cerca de 0,03 em t = 1.]
C) [Gráfico: x cai desde 0, de forma cada vez mais lenta, aproximando-se de −0,3 em t = 1.]
D) [Gráfico: parábola com a concavidade para cima: x desce de 0 até o mínimo −0,25 em t = 0,5 e volta a 0 em t = 1.]
E) [Gráfico: parábola com a concavidade para baixo: x sobe de 0 até o máximo 0,25 em t = 0,5 e volta a 0 em t = 1.]
(Enunciado e figura: Vestibular ITA 2009, prova de Física — ITA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Resolução comentada
O que a questão pede: o gráfico x × t de uma carga negativa que entra, andando para , num campo elétrico que também aponta para .
Passo 1 — a força. A força elétrica é . Com , a força aponta contra o campo, ou seja, para . Como o campo é uniforme, essa força é constante.
Passo 2 — o tipo de movimento. Força constante dá aceleração constante (2ª lei de Newton): é um MUV com aceleração negativa e velocidade inicial positiva:
O gráfico de x × t é, então, uma parábola com concavidade para baixo: a partícula avança, vai freando, para no vértice e volta. É o gráfico (E).
Por que não as outras: (A) tem um "bico": a velocidade trocaria de sinal instantaneamente, o que exigiria aceleração infinita. (B) e (C) não são parábolas: (B) lembra um corpo freado por atrito viscoso e (C) começa indo para . (D) também começa indo para , mas a partícula entra no campo andando para .
⚠️ A armadilha: a (D). Ela tem a forma certa (parábola), mas ignora a velocidade inicial: a força para não faz a partícula voltar na hora, primeiro ela tem de frear.
A ideia em uma frase: carga negativa sente força contra o campo; força constante dá parábola em x × t, e a velocidade inicial diz para que lado ela começa.
Resposta: alternativa E (parábola com concavidade para baixo).
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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