UEM 2018 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 7 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: achar a aceleração da esfera sob peso e força elétrica e julgar as afirmações.

Passo 1 — as forças. A carga é negativa e o campo aponta para baixo: a força elétrica aponta para cima.

$$P = m\,g = 0{,}010 \times 9{,}8 = 0{,}098\ \text{N}$$

$$F_e = |q|\,E = 5 \times 10^{-6} \times 200$$

$$F_e = 1 \times 10^{-3}\ \text{N}$$

Passo 2 — a aceleração (para baixo):

$$a = \frac{P - F_e}{m} = \frac{0{,}097}{0{,}010}$$

$$a = 9{,}7\ \text{m/s}^2$$

(01) Falsa. A força elétrica, para cima, reduz a aceleração para 9,7 m/s².

(02) Verdadeira.

$$v = a\,t = 9{,}7 \times 0{,}5 = 4{,}85\ \text{m/s}$$

(04) Verdadeira.

$$s = \frac{a\,t^2}{2} = \frac{9{,}7 \times 1^2}{2} = 4{,}85\ \text{m}$$

(08) Verdadeira.

$$\frac{P}{F_e} = \frac{0{,}098}{0{,}001} = 98$$

(16) Falsa. A velocidade terminal é atingida quando a resistência do ar equilibra a resultante das outras forças, $P - F_e$. Como $F_e = |q|E$, mudar o campo muda essa resultante e, portanto, a velocidade terminal.

⚠️ A armadilha: esquecer o sinal da carga e somar a força elétrica ao peso. Daria $a = 9{,}9$ m/s², e as (02), (04) e (08) pareceriam erradas.

A ideia em uma frase: carga negativa sofre força oposta ao campo: aqui ela “alivia” um pouco o peso e a queda fica com a = 9,7 m/s².

Resposta: soma 14 (02 + 04 + 08).