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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 66 da FUVEST 2006

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

Um pequeno objeto, com carga elétrica positiva, é largado da parte superior de um plano inclinado, no ponto A, e desliza, sem ser desviado, até atingir o ponto P. Sobre o plano, estão fixados 4 pequenos discos com cargas elétricas de mesmo módulo. As figuras representam os discos e os sinais das cargas, vendo-se o plano de cima. Das configurações abaixo, a única compatível com a trajetória retilínea do objeto é

Cinco configurações (a, b, c, d, e) de um plano inclinado visto de cima. Em cada uma há uma linha tracejada vertical do ponto A até o ponto P e quatro pequenos discos eletrizados dispostos simetricamente em torno da trajetória (dois à esquerda, dois à direita). Na configuração a: esquerda com dois discos negativos; direita com dois positivos. Na configuração b: esquerda com um negativo (superior) e um positivo (inferior); direita com um positivo (superior) e um negativo (inferior). Na configuração c: esquerda com um positivo (superior) e um negativo (inferior); direita com um negativo (superior) e um positivo (inferior). Na configuração d: esquerda com um positivo (superior) e um negativo (inferior); direita com dois positivos. Na configuração e: esquerda com um positivo (superior) e um negativo (inferior); direita com um positivo (superior) e um negativo (inferior).

As alternativas estão no enunciado, acima.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
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Resolução comentada

O objeto desliza em linha reta, então a força elétrica resultante na direção horizontal (perpendicular à trajetória) deve ser nula. A componente ao longo da trajetória pode existir, pois só muda a velocidade.

Os discos estão dispostos simetricamente, cada um à esquerda com um "par" à direita na mesma altura. Para cada par, há dois casos:

  1. Cargas de mesmo sinal nos dois lados: as forças sobre o objeto positivo têm o mesmo módulo, e as componentes horizontais são opostas e se cancelam.
  2. Cargas de sinais opostos: uma repele e a outra atrai. As componentes horizontais apontam para o mesmo lado e se somam, desviando o objeto.

Portanto, a trajetória só é retilínea se, em cada altura, os discos da esquerda e da direita tiverem o mesmo sinal.

Verificando as configurações:

  • (a): em cada linha os sinais são opostos, o que causa desvio.
  • (b): em cada linha os sinais são opostos, o que causa desvio.
  • (c): em cada linha os sinais são opostos, o que causa desvio.
  • (d): a linha de cima tem +,+, mas a de baixo tem -,+, o que causa desvio.
  • (e): a linha de cima tem +,+ e a de baixo tem -,-. Os pares se cancelam na horizontal.

Só a (e) satisfaz a condição.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana por ter metade da simetria correta (linha de cima com +,+), mas a linha de baixo tem sinais opostos e desvia o objeto.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AEsquerda negativa e direita positiva nas duas alturas: as componentes horizontais se somam e desviam o objeto.
  • BEm cada altura os discos têm sinais opostos, então as forças horizontais se somam em vez de se cancelar.
  • CTambém tem sinais opostos em cada linha, gerando força horizontal resultante não nula.
  • DSó a linha de cima é equilibrada; na de baixo há - e +, o que deixa força horizontal resultante.

Assunto: Força elétrica e lei de Coulomb.

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