PUC-RS 2011 — questão 7 de Física

Enunciado em texto
A figura a seguir mostra três linhas equipotenciais em torno de uma carga positiva que pode ser considerada puntiforme (as dimensões da carga são muito menores que as distâncias consideradas no problema).
[Figura: a carga no centro e três circunferências concêntricas tracejadas: a interna de 6,0V, a do meio de 3,0V e a externa de 1,0V. O ponto A está sobre a equipotencial de 3,0V; dele parte um caminho curvo, com setas, até o ponto B, entre as equipotenciais de 3,0V e 1,0V, e de B até o ponto C, sobre a equipotencial de 1,0V.]
O trabalho realizado por uma força externa ao deslocar, com velocidade constante, a carga de prova de C de A até C através do caminho indicado ABC, em joules, é:
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular PUC-RS 2011 (Verão) — PUCRS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS).
Resolução comentada
O que a questão pede: o trabalho da força externa para levar a carga de prova de A (3,0 V) até C (1,0 V), sem mudar a velocidade.
Passo 1 — o caminho não importa. A força elétrica é conservativa: o trabalho dela só depende do potencial do ponto de partida e do de chegada. O caminho ABC, curvo, é só distração.
Passo 2 — trabalho da força elétrica:
Faz sentido: a carga de prova positiva é repelida pela carga central e “quer” se afastar; a força elétrica ajuda o movimento.
Passo 3 — a força externa. Com velocidade constante, a energia cinética não muda, e o trabalho total é zero:
A força externa tem de segurar a carga, por isso o trabalho dela é negativo.
⚠️ A armadilha: responder o trabalho da força elétrica, J (alternativa E). A pergunta é sobre a força externa, que faz o oposto.
A ideia em uma frase: com velocidade constante, a força externa faz o trabalho oposto ao da elétrica: .
Resposta: alternativa C ( 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.
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