UEM 2013 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 13 de Física

Enunciado em texto
Analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.
(01) Para deslocar uma partícula carregada de um ponto a outro em um campo elétrico uniforme, o trabalho líquido realizado por uma força elétrica independe do sinal e da quantidade de carga elétrica contida na partícula carregada.
(02) A lei de Gauss relaciona o campo elétrico em um dado ponto P do espaço com a carga elétrica Q que gera esse campo na forma , sendo o fluxo de campo elétrico que atravessa uma superfície fechada que engloba Q, e a permissividade elétrica do meio.
(04) O módulo do vetor campo elétrico E, gerado no vácuo por uma placa metálica delgada, infinita e carregada positivamente, é dado por , sendo a densidade superficial de cargas da placa e a permissividade elétrica do vácuo.
(08) As linhas de força de um campo elétrico em um dado ponto P do espaço – que é definido na forma , sendo o vetor campo elétrico e a força elétrica experimentada por uma carga de prova q colocada em P – tangenciam o vetor campo elétrico nesse ponto.
(16) As superfícies equipotenciais geradas ao redor de uma esfera metálica carregada são perpendiculares às linhas de campo elétrico associadas ao campo elétrico gerado por essa esfera.
(Enunciado: Vestibular UEM 2013 (Inverno), Conhecimentos Específicos — 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 de eletrostática.
(01) Falsa. O trabalho da força elétrica é
Depende do valor da carga (o dobro da carga, o dobro do trabalho) e do sinal (carga oposta, trabalho oposto).
(02) Verdadeira. A lei de Gauss: o fluxo do campo elétrico através de uma superfície fechada é a carga envolvida dividida pela permissividade, . É a partir dela que se calcula o campo em situações simétricas.
(04) Verdadeira. Para um plano infinito com densidade , a lei de Gauss dá um campo uniforme, perpendicular ao plano, de módulo , metade para cada lado. (Na placa metálica, com sendo a carga total por área, cada face fica com , e o campo é o mesmo.)
(08) Verdadeira. As linhas de força são traçadas de modo que, em cada ponto, o vetor campo elétrico seja tangente a elas (e no mesmo sentido).
(16) Verdadeira. Ao andar sobre uma equipotencial, a força elétrica não realiza trabalho; por isso o campo é sempre perpendicular a ela. Na esfera, as equipotenciais são esferas concêntricas e as linhas de campo são radiais.
⚠️ A armadilha: na (01), confundir com o fato de o trabalho não depender da trajetória (campo conservativo). Da carga ele depende, sim.
A ideia em uma frase: τ = qU depende da carga; o campo é tangente às linhas de força e perpendicular às equipotenciais.
Resposta: soma 30 (02 + 04 + 08 + 16).
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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