Questão 63 da FUVEST 2004

Question

Pequenas esferas, carregadas com cargas elétricas negativas de mesmo módulo Q, estão dispostas sobre um anel isolante e circular, como indicado na figura I. Nessa configuração, a intensidade da força elétrica que age sobre uma carga de prova negativa, colocada no centro do anel (ponto P), é F_1. Se forem acrescentadas sobre o anel três outras cargas de mesmo módulo Q, mas positivas, como na figura II, a intensidade da força elétrica no ponto P passará a ser

As alternativas estão no enunciado, acima.

A
B
C
D
E

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 63 da FUVEST 2004

1ª fase · Física: Força elétrica e lei de Coulomb

Texto-base das questões 57 a 68 · 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 de 1.000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor de 1{,}0\ \text{cal/(g.}^\circ\text{C)} (1\ \text{caloria} \cong 4\ \text{joules}).

Pequenas esferas, carregadas com cargas elétricas negativas de mesmo módulo Q, estão dispostas sobre um anel isolante e circular, como indicado na figura I. Nessa configuração, a intensidade da força elétrica que age sobre uma carga de prova negativa, colocada no centro do anel (ponto P), é F_1. Se forem acrescentadas sobre o anel três outras cargas de mesmo módulo Q, mas positivas, como na figura II, a intensidade da força elétrica no ponto P passará a ser

As alternativas estão no enunciado, acima.

A
B
C
D
E

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

Cada carga do anel exerce sobre a carga de prova uma força de mesmo módulo, pois todas têm módulo Q e estão à mesma distância R do centro P. A força resultante é a soma vetorial dessas forças.

Figura I: são cinco cargas negativas na metade superior do anel, em 0°, \theta, 90°, 180^\circ-\theta e 180°. Como a carga de prova também é negativa, a força é de repulsão: cada força aponta de uma carga para P, ou seja, para baixo e para o lado oposto à carga. As componentes horizontais se cancelam por simetria. Sobra uma resultante vertical, de módulo F_1, apontando para baixo.

Figura II: as três cargas positivas ficam nas posições diametralmente opostas à carga do topo e às duas cargas intermediárias. A carga positiva atrai a carga de prova, e a atração aponta de P para a carga positiva.

Compare uma carga negativa com a positiva oposta a ela:

a carga negativa repele a prova, com força apontando de lá para P, ou seja, para o lado oposto ao dela;
a carga positiva, do lado oposto, atrai a prova, com força apontando para ela, que é o mesmo sentido anterior;
os módulos são iguais, então as duas forças somam.

Cada um desses três pares contribui com o dobro do que a carga negativa contribuía sozinha.

As duas cargas horizontais (0° e 180°) continuam se cancelando entre si. As três cargas do topo e das intermediárias produziam F_1, e agora suas forças dobram. A resultante passa a ser 2F_1.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

Asupõe que as cargas positivas anulam o efeito das negativas, mas a atração da positiva oposta soma com a repulsão da negativa.
Bnão corresponde a nenhuma soma vetorial correta; trata a presença das positivas como redução da força.
Cvalor sem justificativa; ignora que as forças de cada par têm mesmo sentido e se somam.
Dconsidera que a força não muda, esquecendo a contribuição das três cargas positivas.

Assunto: Força elétrica e lei de Coulomb.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Fonte: FUVEST 2004. Prova oficial ↗