UEM 2010 (Inverno) — questão 39 de Física
Enunciado em texto
As tempestades decorrem da formação das chamadas nuvens de tempestade. Uma nuvem de tempestade pode ser modelada considerando que as cargas negativas em seu interior se encontram na base da nuvem, enquanto as cargas positivas se encontram na parte superior da nuvem. Ainda, durante uma tempestade, o campo elétrico na superfície da Terra, logo abaixo da nuvem de tempestade, pode alcançar milhares de Volts por metro. Com base nessas afirmações, assinale o que for correto.
(01) As nuvens Cúmulus-Nimbus, que podem alcançar quilômetros de altura e atingir a extratosfera inferior, onde se encontra a camada de ozônio, são formadas pela convecção do ar quente e úmido que se desprende das camadas inferiores da atmosfera, principalmente nas regiões tropicais.
(02) A descarga elétrica da nuvem para a superfície da Terra, ou seja, o relâmpago, ocorre em função do rompimento da rigidez dielétrica do ar na região da descarga.
(04) As tempestades com relâmpagos e trovões ocorrem na troposfera, que é a camada atmosférica mais próxima da superfície da Terra, onde se encontra a maior parte dos constituintes da poluição atmosférica.
(08) A superfície da Terra, sob uma nuvem de tempestade, fica com um potencial elétrico menor que aquele em dias de estabilidade atmosférica.
(16) As linhas de campo elétrico na superfície da Terra, logo abaixo da nuvem de tempestade, não são alteradas pela presença da nuvem.
(Enunciado: Vestibular UEM 2010 (Inverno) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre a formação das nuvens de tempestade (geografia) e sobre a sua eletricidade (física).
(01) Verdadeira. Os cúmulos-nimbos são nuvens de grande desenvolvimento vertical, formadas por fortes correntes de convecção de ar quente e úmido, muito comuns nos trópicos; os maiores chegam ao topo da troposfera e penetram na baixa estratosfera.
(02) Verdadeira. O ar é isolante até certo valor de campo elétrico (sua rigidez dielétrica, cerca de 3 × 10⁶ V/m no ar seco). Quando o campo entre a nuvem e o solo ultrapassa esse valor em algum trecho, o ar se ioniza, vira condutor e a descarga acontece.
(04) Verdadeira. A troposfera é a camada mais baixa, onde ocorrem os fenômenos meteorológicos (nuvens, chuvas, tempestades) e onde se concentra a maior parte dos poluentes.
(08) Falsa. A superfície da Terra é um enorme condutor e é a referência de potencial: continua equipotencial e com praticamente o mesmo potencial. O que muda é a distribuição de carga na superfície: sob a base negativa da nuvem, acumulam-se cargas positivas induzidas, o que não abaixa o potencial do solo.
(16) Falsa. É justamente a nuvem que cria o campo intenso, de milhares de V/m, dito no enunciado. Em tempo bom o campo junto ao solo vale cerca de 100 V/m e aponta para baixo; sob a nuvem, de base negativa, ele fica muito mais intenso e se inverte, apontando do solo para a nuvem.
⚠️ A armadilha: na (16), pensar que o solo “blinda” o campo. A blindagem vale para o interior de um condutor; na superfície, o campo é perpendicular a ela e proporcional à carga induzida, que a nuvem altera bastante.
A ideia em uma frase: o relâmpago é o ar perdendo a rigidez dielétrica sob o campo intenso que a nuvem carregada cria junto ao solo.
Resposta: soma 07 (01 + 02 + 04).
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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