PUC-PR 2022 (inverno) — questão 26 de Física
Enunciado em texto
Duas partículas, de massas e , com >, e que estão eletrizadas com cargas de mesmo módulo q e sinais opostos, são soltas a partir do repouso em pontos do espaço cuja distância mútua é .
Devido à ação da força elétrica atrativa entre ambas (considerada na situação descrita a única força relevante), as partículas aproximam-se ao longo da linha imaginária que as une. É CORRETO afirmar que, conforme elas se aproximam,
(A) o centro de massa do sistema composto pelas partículas permanece na mesma posição.
(B) a energia potencial elétrica do sistema composto pelas partículas aumenta.
(C) ambas as partículas descrevem movimentos uniformemente variados.
(D) ambas as partículas possuem velocidades constantes.
(E) o módulo da velocidade do centro de massa do sistema composto pelas partículas aumenta.
(Enunciado: Vestibular PUCPR 2022 (Inverno) — PUCPR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR).
Resolução comentada
O que a questão pede: o que acontece com o centro de massa, a energia e o tipo de movimento enquanto as partículas se atraem.
Passo 1 — o sistema é isolado. A única força relevante é a atração elétrica entre as duas, que é uma força interna ao sistema: as duas forças formam um par ação-reação (mesmo módulo, sentidos opostos). A resultante externa é nula, então a quantidade de movimento total se conserva:
(era zero no início, pois as duas partiram do repouso). A velocidade do centro de massa é a quantidade de movimento total dividida pela massa total, e fica zero o tempo todo: o centro de massa não sai do lugar. É a (A).
Por que não as outras: (B) cargas opostas se aproximando: a energia potencial elétrica, , que é negativa, fica cada vez mais negativa, ou seja, diminui (e vira energia cinética). (C) e (D) a força elétrica cresce conforme a distância diminui (cai com 1/d²), então a aceleração de cada partícula cresce: o movimento não é uniformemente variado, e muito menos de velocidade constante. (E) a velocidade do centro de massa permanece nula.
⚠️ A armadilha: achar que, por serem de massas diferentes, as partículas “puxam” o centro de massa para algum lado. A mais leve anda mais e a mais pesada anda menos, exatamente na proporção que mantém o centro de massa parado ().
A ideia em uma frase: forças internas não movem o centro de massa: se o sistema partiu do repouso, o centro de massa fica parado.
Resposta: alternativa A (o centro de massa permanece na mesma posição).
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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