PUC-SP 2019 (inverno) — questão 17 de Física

Enunciado em texto
Um corpúsculo esférico e metálico de massa m está eletrizado com carga +q e é lançado verticalmente para cima, com velocidade inicial , numa região do espaço situada entre duas placas planas, paralelas, muito extensas, uniformemente eletrizadas e que estabelecem em seu interior um campo elétrico de módulo E, conforme esquematizado na figura. Adotando o módulo da aceleração da gravidade igual a g, determine a altura máxima alcançada pelo corpúsculo. Despreze qualquer forma de atrito e considere uniformes os campos.
[Figura: duas placas horizontais, a de cima com cargas − e a de baixo com cargas +. O corpúsculo m está junto à placa de baixo, com a velocidade para cima; ao lado, uma seta g para baixo.]
(A)
(B)
(C)
(D)
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2019 (Inverno) — PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: até que altura o corpúsculo sobe.
Passo 1 — o sentido da força elétrica. O campo vai da placa positiva para a negativa: de baixo para cima. A carga é positiva, então a força elétrica qE aponta para cima, contra o peso.
Passo 2 — a desaceleração. A resultante é para baixo e vale mg − qE (supondo o peso maior, senão o corpo nem pararia):
Passo 3 — a altura máxima. Por Torricelli, com velocidade final zero:
Conferindo: sem campo (E = 0), sobra , a altura máxima do lançamento vertical comum. Com o campo ajudando a subir, o denominador diminui e a altura aumenta, como esperado.
⚠️ A armadilha: inverter o sentido do campo e somar qE ao peso (alternativa A). O campo aponta da placa + (embaixo) para a placa − (em cima), e empurra a carga positiva para cima.
A ideia em uma frase: a força elétrica oposta ao peso reduz a desaceleração para (mg − qE)/m, e a altura máxima é v²/2a.
Resposta: alternativa C.
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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