UEM 2017 (Inverno) — questão 27 de Física

Enunciado em texto
Seja ABD um triângulo equilátero, cujo lado mede 24cm. Suponha que, em B, exista uma carga elétrica puntiforme C; em D, outra carga elétrica puntiforme C, e que todo o sistema esteja situado no vácuo. Seja M um ponto no segmento BD e que diste 8cm de D. Considere que a constante de proporcionalidade, no sistema internacional, é e que o potencial elétrico é nulo, se observado infinitamente distante. Em relação a esses dados, assinale o que for correto.
(01) O potencial elétrico criado pelas duas cargas no ponto A é V.
(02) O potencial elétrico criado pelas cargas no ponto M é V.
(04) O trabalho realizado, por um agente externo, sobre uma carga , de C, para levá-la de A até M, é J.
(08) Em módulo, o valor da força elétrica que exerce sobre é igual ao valor da força elétrica que exerce sobre .
(16) Se o sistema estivesse mergulhado em água pura, a força elétrica que passaria a atuar em cada carga seria maior que a força elétrica no vácuo.
(Enunciado: Vestibular UEM 2017 (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: somar os potenciais das duas cargas em A e em M e usar a diferença de potencial para o trabalho.
Passo 1 — potencial em A. A está a 24 cm de cada carga, e as cargas são opostas e iguais em módulo:
Passo 2 — potencial em M. M está a 16 cm de B (Q₁) e a 8 cm de D (Q₂). Com (em unidades do SI), e , :
Passo 3 — trabalho. Levando a carga devagar (sem ganho de energia cinética), o trabalho do agente externo é igual à variação da energia potencial:
(01) Falsa. : as contribuições das duas cargas se cancelam. (O valor V seria o de Q₁ sozinha a 1 m de distância.)
(02) Falsa. V, metade do valor da afirmação.
(04) Verdadeira. Pelo gabarito oficial: o trabalho envolvido no deslocamento de A até M tem módulo J, exatamente o valor da afirmação.
(08) Verdadeira. Ação e reação (terceira lei de Newton): forças de mesmo módulo, mesma direção e sentidos opostos.
(16) Falsa. A água tem constante dielétrica alta (cerca de 80 vezes a do vácuo): ela se polariza e enfraquece a interação. A força seria cerca de 80 vezes menor.
Atenção: a banca considerou a (04) verdadeira, aceitando o valor J — que é o trabalho da força elétrica de A até M (). A rigor, o enunciado fala do trabalho “por um agente externo”: a carga positiva é atraída para M (perto da carga negativa, potencial mais baixo), e o agente que a leva devagar apenas a segura, realizando J. Pela física estrita, a (04) seria falsa por causa do sinal; publicamos o gabarito oficial, que valoriza o módulo do trabalho.
⚠️ A armadilha: na (01), somar os módulos e esquecer que o potencial é escalar com sinal: cargas opostas, à mesma distância, dão potencial total nulo.
A ideia em uma frase: potencial é soma algébrica de kQ/d; e o trabalho do agente externo é q·(V_final − V_inicial).
Resposta: soma 12 (04 + 08).
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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