Uma gota carregada positiva de massa m = 3,6×10^-8 kg e carga q = +1,2×10^-12 C fica em equilíbrio estático em…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma gota carregada positiva de massa m = 3,6×10^-8 kg e carga q = +1,2×10^-12 C fica em equilíbrio estático em campo elétrico vertical uniforme E. Usando g = 10 m/s^2 e F_e = qE, calcule a intensidade e a direção de E necessárias para equilibrar o peso.
- A) E = 1,0×10^6 N/C, direcionado para baixo.
- B) E = 4,0×10^5 N/C, sempre maior que g.
- C) E = 3,6×10^5 N/C, calculado com g=9 m/s².
- D) E = mg/q = 3,0×10^5 N/C, dirigida para cima (campo apontando para cima).
- E) E = 2,0×10^5 N/C, a força não equilibra o peso.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Resolvi sem olhar o gabarito. No equilíbrio estático, a força elétrica tem que ter o mesmo módulo do peso e sentido oposto. Passo 2: Calculo o peso: P = m·g = 3,6×10^-8 kg × 10 m/s^2 = 3,6×10^-7 N. Passo 3: Como F_e = qE, temos E = P/q = 3,6×10^-7 N / 1,2×10^-12 C = 3,0×10^5 N/C. Passo 4: Direção: a carga é positiva e a força elétrica deve apontar para cima para vencer o peso, que aponta para baixo. Em uma carga positiva, a força tem o mesmo sentido do campo, então o campo E deve apontar para cima. Passo 5: Portanto a alternativa D está correta e coincide com o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A tem valor de 1,0×10^6 N/C e sentido para baixo, o que não equilibra o peso. B usa um valor de 4,0×10^5 N/C e o argumento de que é sempre maior que g não faz sentido, pois E e g têm unidades diferentes e não se comparam. C usa g = 9 m/s^2, contrariando o enunciado, e mesmo assim o valor 3,6×10^5 não corresponde ao resultado de 2,7×10^5 N/C obtido com g = 9. E tem valor de 2,0×10^5 N/C e afirma que a força elétrica não equilibra o peso, o que é falso, pois a força elétrica é justamente a força que equilibra o peso neste caso.
💡 Dica: Calcule a força peso e iguale à força elétrica.
Alternativa por alternativa
O aluno errou a potência de dez na divisão e também inverteu o sentido do campo, supondo que o campo deve apontar para baixo como o peso.
Por que engana: Confundir a direção da força elétrica, escolhendo uma alternativa que indica que o campo elétrico atua para baixo, ao invés de para cima.
O aluno comparou a intensidade do campo elétrico com a aceleração da gravidade como se fossem grandezas comparáveis, sem perceber que E e g têm unidades diferentes e que a condição é a igualdade de forças.
O aluno trocou o valor de g fornecido no enunciado (10 m/s^2) por 9 m/s^2, o que é uma leitura incorreta dos dados, e ainda apresentou um resultado que não corresponde nem ao cálculo com g = 9.
Equilíbrio: qE = mg ? E = mg/q = (3,6×10^-8·10)/(1,2×10^-12) = 3,0×10^5 N/C; direção tal que F_e contrabalanceie o peso.
O aluno acredita que a força elétrica não pode equilibrar o peso em equilíbrio estático, quando na verdade ela é exatamente a força que cancela o peso nesse caso.
Raio-X da questão
equilíbrio de forças
avaliacao
equilíbrio de forças · força elétrica
Revisar as leis de Coulomb e equilíbrio de forças em campos elétricos.
Confundir a direção da força elétrica, escolhendo uma alternativa que indica que o campo elétrico atua para baixo, ao invés de para cima.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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