UEM 2015 (Inverno) — questão 40 de Física
Enunciado em texto
As descargas elétricas, popularmente conhecidas como raios, são fenômenos atmosféricos que decorrem da formação das nuvens de tempestade. Uma nuvem de tempestade pode ser tratada como tendo cargas elétricas positivas em sua parte superior e cargas elétricas negativas em sua parte inferior. Por isso, o módulo do campo elétrico na superfície da Terra, na região logo abaixo da nuvem de tempestade, pode atingir valores elevados. Sobre o exposto, assinale o que for correto.
(01) Uma descarga elétrica da nuvem de tempestade para a superfície da Terra ocorre quando a diferença de potencial entre a nuvem de tempestade e a Terra supera a rigidez dielétrica do ar.
(02) Sem a presença da nuvem de tempestade, o módulo do campo elétrico nas proximidades da superfície da Terra é nulo.
(04) O aquecimento e, consequentemente, a rápida expansão do ar, ao longo da trajetória da descarga elétrica, dão origem ao que é chamado de trovão.
(08) As nuvens cúmulos-nimbos são formadas pelo processo de convecção do ar.
(16) As descargas elétricas e, consequentemente, os trovões ocorrem na troposfera.
(Enunciado: Vestibular UEM 2015 (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 raios, campo elétrico atmosférico e nuvens de tempestade (Física com Geografia).
(01) Verdadeira. O ar é isolante até certo limite: a rigidez dielétrica, o maior campo que ele suporta (cerca de V/m no ar seco). Quando a ddp entre a nuvem e o solo cresce a ponto de o campo no ar passar desse limite, o ar se ioniza, vira condutor e a descarga acontece. (A rigor, a rigidez dielétrica é um limite de campo, em V/m; a afirmação compara com ela a ddp, que é o que a faz ser ultrapassada.)
(02) Falsa. Mesmo com tempo bom existe um campo elétrico perto do solo, da ordem de 100 V/m, apontando para baixo: a superfície da Terra é negativa em relação às camadas altas da atmosfera.
(04) Verdadeira. A descarga aquece o ar do canal a dezenas de milhares de graus em microssegundos; o ar se expande de forma explosiva e gera uma onda de choque, que ouvimos como trovão.
(08) Verdadeira. Os cúmulos-nimbos nascem de fortes correntes ascendentes de ar quente e úmido (convecção), que sobe, esfria, condensa e forma a nuvem de grande desenvolvimento vertical.
(16) Verdadeira. As nuvens de tempestade ficam na troposfera, a camada mais baixa da atmosfera, onde ocorrem os fenômenos do tempo; os raios e trovões acontecem nela.
⚠️ A armadilha: a (02). Parece natural achar que, sem nuvem carregada, não há campo; mas a atmosfera tem um campo elétrico permanente de “tempo bom”.
A ideia em uma frase: o raio salta quando o campo entre nuvem e solo vence a rigidez dielétrica do ar; o trovão é o ar aquecido se expandindo de repente.
Resposta: soma 29 (01 + 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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