Um grão plástico com m = 1,2×10^-11 kg e q = -3,0×10^-15 C está a y = 0,02 m; uma placa metálica carregada Q =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Elaborar explicações, previsões e cálculos a respeito dos movimentos de objetos na Terra, no Sistema Solar e no Universo com base na análise das interações gravitacionais, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um grão plástico com m = 1,2×10^-11 kg e q = -3,0×10^-15 C está a y = 0,02 m; uma placa metálica carregada Q = +5,0×10^-8 C está a y = 0,10 m (eixo vertical). Trate ambas como cargas pontuais. Determine a aceleração inicial do grão (g = 10 m/s²) e proponha duas medidas técnicas para reduzir dispersão de microplásticos carregados durante limpeza industrial.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Distância r = 0,10-0,02 = 0,08 m. Força elétrica: F_E = k|Q q|/r^2 = 9,0×10^9·(5,0×10^-8·3,0×10^-15)/(0,08)^2 = 2,11×10^-10 N (atração, para cima). Aceleração elétrica a_E = F_E/m = 2,11×10^-10/1,2×10^-11 = 17,6 m/s² (para cima). Peso mg = 1,2×10^-11·10 = 1,2×10^-10 N (para baixo) ? aceleração resultante a = (F_E - mg)/m = (2,11×10^-10 -1,20×10^-10)/1,2×10^-11 = 7,58 m/s² para cima. Duas medidas técnicas: 1) Aterramento e ligação equipotencial de superfícies que possam acumular carga para neutralizar Q; 2) Uso de barras ionizadoras ou geradores de íons localizados e controle de umidade para neutralizar cargas das partículas antes da limpeza, reduzindo atração/ejeção.
Explicação
A solução envolve o cálculo da força elétrica entre as cargas e a resultante aceleração do grão, considerando tanto a força elétrica quanto o peso. As medidas propostas visam neutralizar as cargas elétricas, que são responsáveis pela atração e dispersão dos microplásticos, utilizando técnicas que minimizam a acumulação de carga nas superfícies. Isso é essencial para reduzir a dispersão durante processos de limpeza industrial, promovendo um ambiente mais controlado.
Raio-X da questão
força eletrostática e aceleração
avaliacao
força eletrostática · aceleração
Revisar a lei de Coulomb e a relação entre força, massa e aceleração.
O aluno pode confundir a força eletrostática com a força gravitacional, aplicando a aceleração da gravidade em vez de calcular a aceleração devido à força eletrostática.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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