UEA 2017 — questão 70 de Física

Enunciado em texto
Considere duas esferas idênticas A e B, isoladas, eletrizadas com cargas e , fixas e separadas por uma distância d. Nessa situação, a força de atração entre elas tem intensidade igual a .
[Figura 1: as esferas (à esquerda) e (à direita), separadas pela distância d, com forças apontando uma para a outra (atração).]
Essas esferas são colocadas em contato e imediatamente separadas. Agora com cargas e , estão fixas a uma distância 2d uma da outra e repelem-se com uma força de intensidade igual a .
[Figura 2: as esferas e , separadas pela distância 2d, com forças apontando para fora (repulsão).]
Nessas condições, a razão é igual a
(A) 0,4.
(B) 0,2.
(C) 0,8.
(D) 0,6.
(E) 0,5.
(Enunciado e figura: Vestibular UEA 2017, Prova de Conhecimentos Gerais — UEA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Amazonas (UEA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: quantas vezes a nova força é a original, depois do contato e com o dobro da distância.
Passo 1 — as cargas depois do contato. Esferas idênticas em contato dividem igualmente a carga total (que se conserva):
As duas ficam com +4 μC, por isso agora se repelem.
Passo 2 — as duas forças pela lei de Coulomb (cargas em μC, que se cancelam na razão):
Passo 3 — a razão:
⚠️ A armadilha: esquecer de dobrar a distância (ou de elevá-la ao quadrado). Sem dobrar, a razão daria 16/20 = 0,8 (alternativa C); dobrando sem elevar ao quadrado, 8/20 = 0,4 (alternativa A). Outro erro é somar os módulos das cargas no contato: (10 + 2)/2 = 6 μC.
A ideia em uma frase: no contato, esferas iguais dividem a soma algébrica das cargas; depois, Coulomb com o quadrado da nova distância.
Resposta: alternativa B (0,2).
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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