UFU 2019-2 — questão 14 de Física
Enunciado em texto
Um estudante realiza um experimento, utilizando duas moedas, um palito de fósforo, um balão de festa e um copo plástico descartável transparente. Primeiramente, ele coloca o palito de fósforo em equilíbrio sobre uma moeda posicionada na vertical, que se equilibra sobre a segunda moeda na horizontal. Em seguida, cobre o sistema com o copo descartável. Em um outro momento, ele infla o balão e o esfrega no próprio cabelo. Por fim, ele aproxima o balão do palito de fósforo pelo lado de fora do copo de plástico e movimenta o balão em volta do copo. Como resultado, o estudante observa que o palito de fósforo gira sobre a moeda, acompanhando o movimento do balão. A figura mostra o dispositivo montado.
[Foto: à esquerda, um balão de festa inflado; à direita, um copo plástico transparente emborcado sobre a mesa. Dentro do copo, uma moeda deitada; sobre ela, uma moeda de pé; e, equilibrado horizontalmente no alto da moeda de pé, um palito de fósforo.]
http://www.manualdomundo.com.br. Acesso em 02.fev.2019. (Adaptado)
Qual a explicação para o fato de o palito acompanhar o movimento do balão?
A) O balão se magnetiza ao ser inflado, e ele atrai o palito pelo fato de o material que compõe a cabeça do palito ser um material magnético.
B) O balão se aquece após o atrito com o cabelo e, ao se aproximar do copo, provoca correntes de convecção no ar em seu interior, gerando o movimento do palito de fósforo.
C) As moléculas do balão se ionizam após o atrito com o cabelo e, ao se aproximarem da moeda condutora, a ionizam com carga oposta, gerando um campo elétrico que faz o palito de fósforo se mover.
D) O balão se eletriza após atrito com o cabelo e, ao se aproximar do palito de fósforo, o atrai por indução eletrostática.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2019-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o fenômeno que faz o palito girar atrás do balão.
Passo 1 — o balão fica carregado. Esfregar a borracha do balão no cabelo é eletrização por atrito: elétrons passam de um material para o outro, e o balão fica com carga (em geral negativa).
Passo 2 — o palito é atraído por indução. O palito é neutro. Quando o balão carregado chega perto, as cargas do palito se redistribuem (no caso de um isolante, as moléculas se polarizam): o lado mais próximo do balão fica com carga de sinal oposto e o lado mais distante, com carga de mesmo sinal. Como a força elétrica diminui com a distância, a atração sobre o lado próximo vence a repulsão sobre o lado distante, e a resultante puxa o palito para o balão. É assim que um balão eletrizado atrai pedacinhos de papel.
Passo 3 — por que funciona através do copo. O plástico do copo é isolante e não blinda o campo elétrico do balão. E o palito, apoiado num ponto só, gira com uma força bem pequena.
Por que não as outras: (A) inflar não magnetiza o balão, e a cabeça do fósforo não é material magnético; (B) o aquecimento pelo atrito é desprezível e não explicaria o palito acompanhar o balão em volta do copo; (C) o balão não “ioniza” a moeda (não há contato), e quem acompanha o balão é o palito, atraído diretamente.
⚠️ A armadilha: a alternativa C, que mistura palavras certas (atrito, carga oposta, campo elétrico) numa explicação errada. O efeito é simples: corpo eletrizado atrai corpo neutro por indução.
A ideia em uma frase: balão esfregado no cabelo fica eletrizado e atrai o palito neutro por indução, mesmo através do plástico.
Resposta: alternativa D (eletrização por atrito e atração por indução eletrostática).
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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