UEM 2015 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 4 de Física

Gabarito 07Eletrostática — lei de Coulomb, campo elétrico de carga puntiforme e força num campo uniformeVestibular de Verão · Conhecimentos Específicos de Física (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 4 de Física do UEM 2015 (Verão, Conhecimentos Específicos)

Enunciado em texto

Uma molécula é formada por dois íons, um positivo e outro negativo, separados por uma distância de 3,00×10−103{,}00 \times 10^{-10} m. Os módulos da carga elétrica do íon positivo e do íon negativo são iguais a 1,60×10−191{,}60 \times 10^{-19} C. Considere K = 9,00×109 N.m2/C29{,}00 \times 10^9\ \text{N.m}^2/\text{C}^2 e assinale a(s) alternativa(s) correta(s).

(01) A força elétrica de atração entre estes íons é de 2,56 nN (n=10−9\text{n} = 10^{-9}).

(02) Se a molécula é inserida em um campo elétrico externo uniforme de intensidade 2,00×10102{,}00 \times 10^{10} V/m, a intensidade da força elétrica sobre a carga positiva devido a este campo é de aproximadamente 3,20 nN.

(04) O módulo do campo elétrico na posição do íon negativo, devido à carga do íon positivo, é de 1,60×10101{,}60 \times 10^{10} N/C.

(08) Se o módulo da carga elétrica do íon positivo e a distância entre os íons dobrarem, a força entre os íons dobra.

(16) Se a molécula for deslocada 1,0 μm em um caminho perpendicular ao campo elétrico uniforme de intensidade 2,0×10102{,}0 \times 10^{10} V/m, o trabalho realizado será de 1,0 mJ.

(Enunciado: Vestibular UEM 2015 (Verão), 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: aplicar a lei de Coulomb, o campo de uma carga puntiforme e F=qEF = qE.

(01) Verdadeira.

F=K q2d2F = \frac{K\,q^2}{d^2}

F=9×109⋅2,56×10−389×10−20F = \frac{9 \times 10^9 \cdot 2{,}56 \times 10^{-38}}{9 \times 10^{-20}}

F=2,56×10−9 NF = 2{,}56 \times 10^{-9}\ \text{N}

(02) Verdadeira.

F=q E=1,6×10−19⋅2×1010F = q\,E = 1{,}6 \times 10^{-19} \cdot 2 \times 10^{10}

F=3,2×10−9 NF = 3{,}2 \times 10^{-9}\ \text{N}

(04) Verdadeira.

E=K qd2E = \frac{K\,q}{d^2}

E=9×109⋅1,6×10−199×10−20E = \frac{9 \times 10^9 \cdot 1{,}6 \times 10^{-19}}{9 \times 10^{-20}}

E=1,6×1010 N/CE = 1{,}6 \times 10^{10}\ \text{N/C}

(Conferindo: F=qE=1,6×10−19×1,6×1010=2,56F = qE = 1{,}6 \times 10^{-19} \times 1{,}6 \times 10^{10} = 2{,}56 nN, o mesmo da (01).)

(08) Falsa. A carga dobra (força × 2) e a distância dobra (força ÷ 4): no total, a força cai à metade.

F′=K (2q) q(2d)2=F2F' = \frac{K\,(2q)\,q}{(2d)^2} = \frac{F}{2}

(16) Falsa. Deslocando-se perpendicularmente ao campo, a força elétrica (paralela ao campo) é perpendicular ao deslocamento: o trabalho é nulo. (Além disso, a molécula é neutra: as forças sobre os dois íons se anulam.)

⚠️ A armadilha: na (08), ver “dobra” e “dobra” e concluir que a força dobra, esquecendo que a distância entra ao quadrado.

A ideia em uma frase: Coulomb: F cresce com o produto das cargas e cai com o quadrado da distância; força perpendicular ao deslocamento não realiza trabalho.

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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