Santa Marcelina 2023 — questão 58 de Física

Gabarito DEletrostática — resultante de duas forças de Coulomb perpendicularesProcesso Seletivo Medicina · 1º semestre · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 58 de Física do Santa Marcelina 2023

Enunciado em texto

Uma carga puntiforme +q está fixa no centro C de uma circunferência. Quando uma outra carga puntiforme –q é colocada no ponto A dessa mesma circunferência, as duas cargas se atraem com uma força de intensidade 4×10−24 \times 10^{-2} N.

[Figura: circunferência de centro C, onde está a carga +q. O ponto A, com a carga −q, está na circunferência, à direita de C, na horizontal. O ponto B está no alto da circunferência, na vertical de C. O ângulo entre CA e CB é reto.]

Mantendo essas duas cargas respectivamente nos pontos A e C, uma terceira carga puntiforme +q é colocada no ponto B da circunferência.

[Figura: a mesma circunferência, agora com +q em C, −q em A (à direita) e +q em B (no alto).]

Nessa nova situação, a intensidade da resultante das forças elétricas que atuam na carga colocada no ponto C será

(A) 8×10−28 \times 10^{-2} N

(B) 2×2×10−22 \times \sqrt{2} \times 10^{-2} N

(C) 8×2×10−28 \times \sqrt{2} \times 10^{-2} N

(D) 4×2×10−24 \times \sqrt{2} \times 10^{-2} N

(E) 4×10−24 \times 10^{-2} N

(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2023 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a força resultante na carga +q do centro, com as cargas em A e B.

Passo 1 — a força de A. A carga −q em A atrai a do centro: força para a direita, de 4×10−24 \times 10^{-2} N.

Passo 2 — a força de B. A carga +q em B está à mesma distância (é um raio, como CA) e tem o mesmo módulo de carga. Pela lei de Coulomb, a força tem o mesmo módulo, 4×10−24 \times 10^{-2} N; como as cargas são iguais, é repulsão: força para baixo.

Passo 3 — compor. As duas forças são perpendiculares e de mesmo módulo:

FR=F2+F2=F2F_R = \sqrt{F^2 + F^2} = F\sqrt{2}

FR=4×2×10−2 NF_R = 4 \times \sqrt{2} \times 10^{-2}\ \text{N}

⚠️ A armadilha: somar os módulos (8×10−28 \times 10^{-2} N, alternativa A), como se as forças tivessem a mesma direção; ou achar que atração e repulsão se cancelam (zero). As forças são perpendiculares: a soma é pela diagonal do quadrado.

A ideia em uma frase: duas forças iguais e perpendiculares têm resultante F√2.

Resposta: alternativa D (4×2×10−24 \times \sqrt{2} \times 10^{-2} 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.

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