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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 88 da FUVEST 2009

1ª fase · Física: Campo elétrico

Uma barra isolante possui quatro encaixes, nos quais são colocadas cargas elétricas de mesmo módulo, sendo as positivas nos encaixes claros e as negativas nos encaixes escuros. A certa distância da barra, a direção do campo elétrico está indicada na figura à esquerda. Uma armação foi construída com quatro dessas barras, formando um quadrado, como representado à direita. Se uma carga positiva for colocada no centro P da armação, a força elétrica que agirá sobre a carga terá sua direção e sentido indicados por

Barra isolante com quatro encaixes: os dois da esquerda escuros (com sinais negativos) e os dois da direita claros (com sinais positivos). Acima da barra, uma linha tracejada vertical conecta-se a um vetor campo elétrico E apontando para a esquerda.

Armação quadrada formada por quatro barras isolantes. No centro P, cruzam-se duas linhas tracejadas perpendiculares.

Cinco configurações da armação quadrada representando as opções: em a, apenas o ponto central P com a legenda "Força nula"; em b, seta apontando para a esquerda; em c, seta apontando para baixo; em d, seta apontando para a direita; em e, seta apontando para cima.

Desconsidere eventuais efeitos de cargas induzidas.

As alternativas estão no enunciado, acima.

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

Cada barra tem duas cargas negativas de um lado e duas positivas do outro. Em um ponto à distância da barra, o campo aponta da parte positiva para a negativa. Na figura 1, o lado esquerdo é negativo e o direito é positivo, então \vec E aponta para a esquerda, ou seja, no sentido do lado negativo da barra.

Portanto, em cada barra, o campo no centro P aponta no sentido de "positivo → negativo" ao longo da barra. Esse campo é perpendicular à direção que liga a barra ao centro (a barra é vista de frente, com o ponto acima dela).

Olhando para a armação, com P no centro:

  1. Barra de cima: escuros à esquerda, claros à direita. Vista de dentro (de baixo para cima), o campo em P aponta para o lado escuro, a esquerda da figura.
  2. Barra de baixo: também escuros à esquerda e claros à direita, mesma orientação, campo para a esquerda.
  3. Barra da esquerda: escuros em cima e claros embaixo, então o campo aponta para cima.
  4. Barra da direita: claros em cima e escuros embaixo, então o campo aponta para baixo.

Os campos das barras esquerda e direita se cancelam (cima e baixo, mesmo módulo). Os das barras de cima e de baixo se somam, ambos para a esquerda.

O campo resultante em P aponta para a esquerda. Como a carga de prova é positiva, a força tem o mesmo sentido do campo: para a esquerda.

Isso corresponde à figura com a seta para a esquerda, a opção b.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa A engana quem vê a simetria da armação e conclui que tudo se cancela, mas só as barras laterais se cancelam.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AOs campos das barras laterais se cancelam, mas os das barras de cima e de baixo se somam, então a força não é nula.
  • CSeta para baixo viria apenas da barra da direita, cujo efeito é anulado pela barra da esquerda.
  • DInverte o sentido: o campo aponta para o lado negativo (esquerda), e a força na carga positiva segue o campo.
  • ESeta para cima viria apenas da barra da esquerda, cujo efeito é anulado pela barra da direita.

Assunto: Campo elétrico.

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