UEL 2027 — questão 5 de Física

Gabarito CEletrostática — eletrização por atrito, quantização da carga e lei de Coulomb (abelhas)Vestibular 2027 · 1ª fase · Conhecimentos Gerais · Tipo 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 5 de Física do UEL 2027

Enunciado em texto

As abelhas são capazes de detectar campos elétricos e, por meio do seu formato geométrico, identificar o tipo de flor. As flores estão cercadas por um potencial eletrostático fraco que surge da interação com a atmosfera. Neste processo, para chegar até as flores, elas batem as asas e esse fato gera atrito com o ar, fazendo com que as abelhas fiquem carregadas eletricamente. Suponha que a carga armazenada na abelha seja de 4,8×10−114{,}8 \times 10^{-11} C quando ela está a uma distância de 5 cm de uma flor cuja carga medida foi de 2×10−112 \times 10^{-11} C.

Dado: carga elementar e=1,6⋅10−19e = 1{,}6 \cdot 10^{-19} C.

Com base nos conhecimentos sobre eletricidade e magnetismo, assinale a alternativa correta.

a) Quando a abelha está a 5 cm da flor, a força eletrostática entre elas é de 1,728×10−101{,}728 \times 10^{-10} N.

b) Quando a abelha está a 5 cm da flor, a proximidade gera uma DDP, que indica a tensão necessária entre elas para manter cargas em repouso.

c) Ao bater as asas, a abelha perde carga armazenada devido ao atrito com o ar e, portanto, tem 3×1083 \times 10^{8} elétrons a menos no seu corpo.

d) A abelha com carga Q carregada positivamente apresenta linhas de força, apontando radialmente para dentro das superfícies equipotenciais.

e) A energia potencial elétrica associada ao campo elétrico na abelha quando perto da flor é diretamente proporcional ao quadrado da distância que separa as cargas.

(Enunciado: Vestibular UEL 2027, 1ª fase — COPS/UEL.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Londrina (UEL) e à sua Coordenadoria de Processos Seletivos (COPS/UEL).

Resolução comentada

O que a questão pede: a afirmação certa sobre a abelha eletrizada pelo atrito com o ar.

Alternativa C — a quantização da carga. A carga da abelha, 4,8×10−114{,}8 \times 10^{-11} C, corresponde a um número inteiro de cargas elementares:

n=Qe=4,8×10−111,6×10−19=3×108n = \frac{Q}{e} = \frac{4{,}8 \times 10^{-11}}{1{,}6 \times 10^{-19}} = 3 \times 10^{8}

No atrito com o ar, a abelha perde elétrons e fica positiva: são 3×1083 \times 10^{8} elétrons a menos. A afirmação está correta.

Alternativa A — a conta da força não bate. Pela lei de Coulomb, com k=9×109k = 9 \times 10^{9} N·m²/C² e d=0,05d = 0{,}05 m:

F=k q1 q2d2=9×109×4,8×10−11×2×10−11(5×10−2)2≈3,5×10−9 NF = \frac{k\,q_1\,q_2}{d^2} = \frac{9 \times 10^{9} \times 4{,}8 \times 10^{-11} \times 2 \times 10^{-11}}{(5 \times 10^{-2})^2} \approx 3{,}5 \times 10^{-9}\ \text{N}

Isso é cerca de 20 vezes o valor da alternativa (1,728×10−101{,}728 \times 10^{-10} N). Falsa.

Por que não as outras: (B) a d.d.p. não é "a tensão necessária para manter as cargas em repouso"; é a diferença de potencial entre dois pontos, e cargas próximas sentem força, não ficam em repouso por causa dela. (D) as linhas de força de uma carga positiva apontam radialmente para fora, e cortam as equipotenciais perpendicularmente. (E) a energia potencial elétrica é Ep=k q1q2/dE_p = k\,q_1 q_2/d: inversamente proporcional à distância, e não ao seu quadrado.

A ideia em uma frase: carga é sempre um número inteiro de cargas elementares: n = Q/e.

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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