PUC-RS 2014 (inverno) — questão 8 de Física

Gabarito DEletrostática — tração no fio de uma esfera carregada em campo uniformeConcurso Vestibular · Inverno
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 8 de Física do PUC-RS 2014 (inverno)

Enunciado em texto

Uma pequena esfera de peso 6,0⋅10−36{,}0 \cdot 10^{-3} N e carga elétrica 10,0⋅10−610{,}0 \cdot 10^{-6} C encontra-se suspensa verticalmente por um fio de seda, isolante elétrico e de massa desprezível. A esfera está no interior de um campo elétrico uniforme de 300 N/C, orientado na vertical e para baixo. Considerando que a carga elétrica da esfera é, inicialmente, positiva e, posteriormente, negativa, as forças de tração no fio são, respectivamente,

(A) 3,5⋅10−33{,}5 \cdot 10^{-3} N e 1,0⋅10−31{,}0 \cdot 10^{-3} N

(B) 4,0⋅10−34{,}0 \cdot 10^{-3} N e 2,0⋅10−32{,}0 \cdot 10^{-3} N

(C) 5,0⋅10−35{,}0 \cdot 10^{-3} N e 2,5⋅10−32{,}5 \cdot 10^{-3} N

(D) 9,0⋅10−39{,}0 \cdot 10^{-3} N e 3,0⋅10−33{,}0 \cdot 10^{-3} N

(E) 9,5⋅10−39{,}5 \cdot 10^{-3} N e 4,0⋅10−34{,}0 \cdot 10^{-3} N

(Enunciado: Concurso Vestibular PUC-RS 2014 (Inverno) — 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: a tração no fio com a esfera positiva e com a esfera negativa.

Passo 1 — a força elétrica (módulo):

Fe=∣q∣ E=10,0×10−6×300F_e = |q|\,E = 10{,}0\times10^{-6} \times 300

Fe=3,0×10−3 NF_e = 3{,}0\times10^{-3}\ \text{N}

Passo 2 — carga positiva. A força elétrica tem o sentido do campo: para baixo, somando-se ao peso. A esfera está em equilíbrio, então a tração equilibra as duas:

T+=6,0×10−3+3,0×10−3T_+ = 6{,}0\times10^{-3} + 3{,}0\times10^{-3}

T+=9,0×10−3 NT_+ = 9{,}0\times10^{-3}\ \text{N}

Passo 3 — carga negativa. A força elétrica fica para cima, aliviando o fio:

T−=6,0×10−3−3,0×10−3T_- = 6{,}0\times10^{-3} - 3{,}0\times10^{-3}

T−=3,0×10−3 NT_- = 3{,}0\times10^{-3}\ \text{N}

⚠️ A armadilha: trocar os sentidos e achar que a carga positiva é empurrada para cima. Carga positiva sofre força no sentido do campo; a negativa, no sentido oposto.

A ideia em uma frase: a tração equilibra o peso mais ou menos a força elétrica: positiva no campo para baixo aumenta a tração, negativa diminui.

Resposta: alternativa D (9,0⋅10−39{,}0 \cdot 10^{-3} N e 3,0⋅10−33{,}0 \cdot 10^{-3} N).

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-RS 2014 (inverno)

Gabarito e resolução de todas as questões de Física do PUC-RS 2014 (inverno) →

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