UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre) — questão 39 de Física

Gabarito DEletrostática — rigidez dielétrica do ar e ddp máxima (U = E·d)Vestibular de Medicina · 2º semestre · câmpus Trindade · Prova II (objetiva)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 39 de Física do UNIFIMES 2025 (Trindade, 2º semestre)

Enunciado em texto

A rigidez dielétrica é uma propriedade que indica o valor máximo da intensidade do campo elétrico que um material isolante é capaz de suportar. O fenômeno conhecido como ruptura da rigidez dielétrica ocorre quando esse valor é ultrapassado e o material passa a se comportar como um condutor. Por exemplo, quando o valor do campo elétrico na região entre uma nuvem carregada e o solo ultrapassa a intensidade de 3×1063 \times 10^{6} V/m, o ar passa a se comportar como um condutor e ocorre a descarga elétrica na forma de um raio. O mesmo fenômeno ocorre durante a emissão de uma faísca entre a vela e a boca de um fogão, como mostra a imagem.

[Figura: a vela do acendedor (condutora), um pequeno cilindro, ao lado da boca do fogão (condutora). Entre a ponta da vela e a borda da boca há uma faísca; uma cota marca “Distância mínima 5 mm” entre elas.]

Considerando que o meio estava preenchido com ar e que, antes de a faísca ser emitida, a vela e a boca do fogão estavam em equilíbrio eletrostático, o valor absoluto da diferença de potencial máxima, atingida entre a vela e a boca do fogão antes de ocorrer a ruptura da rigidez dielétrica do ar, era de

(A) 3,0×1063{,}0 \times 10^{6} V.

(B) 6,0×1056{,}0 \times 10^{5} V.

(C) 1,5×1091{,}5 \times 10^{9} V.

(D) 1,5×1041{,}5 \times 10^{4} V.

(E) 6,0×1096{,}0 \times 10^{9} V.

(Enunciado e figura: Vestibular de Medicina UNIFIMES 2025 (2º semestre), câmpus Trindade — UNIFIMES/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Centro Universitário de Mineiros (UNIFIMES) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: a maior ddp possível entre a vela e a boca do fogão, separadas por 5 mm de ar, antes de saltar a faísca.

Passo 1 — a relação entre campo e ddp. Tratando o campo entre os dois condutores como aproximadamente uniforme, a ddp é o campo vezes a distância:

U=E⋅dU = E \cdot d

Passo 2 — a conta no limite. O campo máximo que o ar suporta é 3×1063 \times 10^{6} V/m, e a distância é 5 mm = 5×10−35 \times 10^{-3} m:

U=3×106⋅5×10−3U = 3 \times 10^{6} \cdot 5 \times 10^{-3}

U=1,5×104 VU = 1{,}5 \times 10^{4}\ \text{V}

⚠️ A armadilha: dividir em vez de multiplicar: 3×106/5×10−3=6×1083 \times 10^{6} / 5 \times 10^{-3} = 6 \times 10^{8} V, que nem está nas alternativas; ou esquecer de converter mm para m e usar 5: dá 1,5×1071{,}5 \times 10^{7} V. Ou ainda marcar o próprio valor do campo (alternativa A), que está em V/m, não em V.

A ideia em uma frase: a ddp máxima entre dois condutores é a rigidez dielétrica do meio vezes a distância entre eles.

Resposta: alternativa D (1,5×1041{,}5 \times 10^{4} V).

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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