UEM 2010 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 1 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: analisar campo, potencial e força no centro e no ponto médio de um lado do triângulo de cargas.

(01) Falsa. No centro, as três cargas estão à mesma distância e os três campos têm o mesmo módulo, separados de 120°: a soma vetorial é nula. O centro é justamente um ponto de campo zero, não de campo máximo.

(02) Falsa. O potencial é escalar e as três contribuições são positivas; elas se somam:

$$V = 3\,\frac{K\,q}{r} \neq 0$$

com $r$ a distância do centro a cada vértice.

(04) Verdadeira. As linhas de força nascem nas cargas positivas: saem do arranjo e se afastam dele.

(08) Verdadeira. No ponto médio de um lado, as duas cargas desse lado estão à mesma distância e puxam a carga –q em sentidos opostos: suas forças se cancelam. Sobra a atração da terceira carga, que está à distância da altura do triângulo, $h = L\sqrt{3}/2$:

$$F = \frac{K\,q^2}{h^2} = \frac{K\,q^2}{3L^2/4}$$

$$F = \frac{4\,K\,q^2}{3\,L^2}$$

(16) Falsa. No centro, as três atrações têm o mesmo módulo e estão a 120° umas das outras: a força resultante é nula. (E a expressão $Kq^2$ nem tem unidade de força: falta dividir por uma distância ao quadrado.)

⚠️ A armadilha: na (02), somar os potenciais como vetores e achar zero. Campo é vetor e se cancela no centro; potencial é escalar e não se cancela quando todas as cargas são positivas.

A ideia em uma frase: por simetria, no centro do triângulo o campo (e a força) se anula, mas o potencial é a soma das três contribuições.

Resposta: soma 12 (04 + 08).