PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 56 (1º exame) da FUVEST 2001
Texto-base das questões 41 a 60 · V
OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10\text{ m/s}^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor 1.000\text{ kg/m}^3 = 1\text{ g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor 1{,}0\text{ cal/(g}\text{.} ^\text{o}\text{C)} (1\text{ caloria} \text{ ≅ } 4\text{ joules}). Lembre-se de que \sen 30^\circ = \cos 60^\circ = 0{,}5 e \sen 45^\circ = \cos 45^\circ = \sqrt{2} /2.
Duas pequenas esferas, com cargas elétricas iguais, ligadas por uma barra isolante, são inicialmente colocadas como descrito na situação I. Em seguida, aproxima-se uma das esferas de P, reduzindo-se à metade sua distância até esse ponto, ao mesmo tempo em que se duplica a distância entre a outra esfera e P, como na situação II. O campo elétrico em P, no plano que contém o centro das duas esferas, possui, nas duas situações indicadas,

- Amesma direção e intensidade.
- Bdireções diferentes e mesma intensidade.
- Cmesma direção e maior intensidade em I.
- Ddireções diferentes e maior intensidade em I.
- Edireções diferentes e maior intensidade em II.
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Resolução comentada
Cada esfera cria em P um campo de módulo E = kQ/d^2, direcionado ao longo da reta que liga a esfera a P. O campo total é a soma vetorial dos dois.
Lendo a malha (cada quadrado tem lado 1), com P na origem:
Situação I: esfera A está a 2 unidades à esquerda de P, na mesma linha (distância 2). Esfera B está 1 unidade abaixo de P, na mesma vertical (distância 1).
- E_A = kQ/4, horizontal.
- E_B = kQ/1 = kQ, vertical.
Se as cargas são positivas, A empurra P para a direita e B empurra P para cima. O campo resultante tem componentes (kQ/4;\ kQ).
Situação II: a esfera A fica a 1 unidade de P (metade de 2), na horizontal. A esfera B fica a 2 unidades de P (o dobro de 1), na vertical. As posições ficam trocadas.
- E_A = kQ, horizontal.
- E_B = kQ/4, vertical.
O campo resultante tem componentes (kQ;\ kQ/4).
Comparando:
- Módulos: \sqrt{(1/4)^2+1^2}\,kQ = \sqrt{(1)^2+(1/4)^2}\,kQ, ou seja, iguais.
- Direções: em I a componente maior é a vertical; em II, a horizontal. As inclinações são \tg\theta = 4 e \tg\theta = 1/4, logo as direções são diferentes.
O campo tem mesma intensidade e direções diferentes.
Alternativa B.
Pegadinha: A alternativa D ou E engana quem acha que aproximar uma esfera e afastar a outra altera o módulo; as distâncias apenas trocam entre as esferas, então o módulo se mantém.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AAs componentes horizontal e vertical trocam de valor, então a direção do campo muda.
- CA direção muda e os módulos são iguais, não há maior intensidade em I.
- DAcerta que as direções diferem, mas os módulos são iguais, pois as componentes apenas trocam de lugar.
- EAcerta que as direções diferem, mas a intensidade em II não é maior, pois é a mesma.
Assunto: Campo elétrico.
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Fonte: FUVEST 2001 · 1º exame. Prova oficial ↗