PUC-Campinas 2018 — questão 28 de Física

Gabarito BEletrostática — trabalho da força elétrica num campo uniformeVestibular 2018 · Prova Geral (todos os cursos)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 28 de Física do PUC-Campinas 2018

Enunciado em texto

No interior das válvulas que comandavam os tubos dos antigos televisores, os elétrons eram acelerados por um campo elétrico. Suponha que um desses campos, uniforme e de intensidade 4,0×1024{,}0 \times 10^2 N/C, acelerasse um elétron durante um percurso de 5,0×10−45{,}0 \times 10^{-4} m. Sabendo que o módulo da carga elétrica do elétron é 1,6×10−191{,}6 \times 10^{-19} C, a energia adquirida pelo elétron nesse deslocamento era de

(A) 2,0×10−252{,}0 \times 10^{-25} J.

(B) 3,2×10−203{,}2 \times 10^{-20} J.

(C) 8,0×10−198{,}0 \times 10^{-19} J.

(D) 1,6×10−171{,}6 \times 10^{-17} J.

(E) 1,3×10−131{,}3 \times 10^{-13} J.

(Enunciado: Vestibular PUC-Campinas 2018, Prova Geral — PUC-Campinas.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas).

Resolução comentada

O que a questão pede: a energia que o elétron ganha ao ser acelerado pelo campo ao longo de 5,0×10−45{,}0 \times 10^{-4} m.

Passo 1 — a força elétrica. Num campo uniforme a força no elétron é constante, de módulo F=∣q∣ EF = |q|\,E:

F=1,6×10−19×4,0×102F = 1{,}6 \times 10^{-19} \times 4{,}0 \times 10^2

F=6,4×10−17 NF = 6{,}4 \times 10^{-17}\ \text{N}

Passo 2 — o trabalho. Como o elétron é acelerado pelo campo, a força tem a direção e o sentido do deslocamento. A energia adquirida é o trabalho da força, W=F dW = F\,d (teorema da energia cinética):

W=6,4×10−17×5,0×10−4W = 6{,}4 \times 10^{-17} \times 5{,}0 \times 10^{-4}

W=3,2×10−20 JW = 3{,}2 \times 10^{-20}\ \text{J}

Conferindo pela tensão: a diferença de potencial no trecho é U=E d=4,0×102×5,0×10−4=0,20U = E\,d = 4{,}0 \times 10^2 \times 5{,}0 \times 10^{-4} = 0{,}20 V, e W=∣q∣ U=1,6×10−19×0,20=3,2×10−20W = |q|\,U = 1{,}6 \times 10^{-19} \times 0{,}20 = 3{,}2 \times 10^{-20} J.

⚠️ A armadilha: errar na soma dos expoentes. Note: 10−19×102×10−4=10−2110^{-19} \times 10^{2} \times 10^{-4} = 10^{-21}, e 1,6×4,0×5,0=321{,}6 \times 4{,}0 \times 5{,}0 = 32; então 32×10−21=3,2×10−2032 \times 10^{-21} = 3{,}2 \times 10^{-20}. Quem esquece de ajustar o 32 para 3,2 perde uma potência de 10.

A ideia em uma frase: energia ganha por uma carga num campo uniforme: W=∣q∣ E dW = |q|\,E\,d.

Resposta: alternativa B (3,2×10−203{,}2 \times 10^{-20} J).

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.

Outras questões de Física do PUC-Campinas 2018

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do PUC-Campinas 2018 →

Mais questões de Eletrostática, de todas as bancas, resolvidas passo a passo. Ver todos os assuntos →