Questão 52 da FUVEST 2021

Question

Dois balões negativamente carregados são utilizados para induzir cargas em latas metálicas, alinhadas e em contato, que, inicialmente, estavam eletricamente neutras.

Três latas metálicas cilíndricas dispostas horizontalmente e em contato mútuo, identificadas como Lata 1, Lata 2 e Lata 3 da esquerda para a direita. À esquerda da Lata 1 e à direita da Lata 3, há balões vermelhos idênticos cercados por pequenos traços representando cargas negativas, próximos às latas das pontas, mas sem tocá-las.

Conforme mostrado na figura, os balões estão próximos, mas jamais chegam a tocar as latas. Nessa configuração, as latas 1, 2 e 3 terão, respectivamente, carga total:

Note e adote:
O contato entre dois objetos metálicos permite a passagem de cargas elétricas entre um e outro. Suponha que o ar no entorno seja um isolante perfeito.

A
1: zero; 2: negativa; 3: zero.
B
1: positiva; 2: zero; 3: positiva.
C
1: zero; 2: positiva; 3: zero.
D
1: positiva; 2: negativa; 3: positiva.
E
1: zero; 2: zero; 3: zero.

Answer 1

Questão 52 da FUVEST 2021

1ª fase

Dois balões negativamente carregados são utilizados para induzir cargas em latas metálicas, alinhadas e em contato, que, inicialmente, estavam eletricamente neutras.

Três latas metálicas cilíndricas dispostas horizontalmente e em contato mútuo, identificadas como Lata 1, Lata 2 e Lata 3 da esquerda para a direita. À esquerda da Lata 1 e à direita da Lata 3, há balões vermelhos idênticos cercados por pequenos traços representando cargas negativas, próximos às latas das pontas, mas sem tocá-las.

Conforme mostrado na figura, os balões estão próximos, mas jamais chegam a tocar as latas. Nessa configuração, as latas 1, 2 e 3 terão, respectivamente, carga total:

Note e adote:
O contato entre dois objetos metálicos permite a passagem de cargas elétricas entre um e outro. Suponha que o ar no entorno seja um isolante perfeito.

A
1: zero; 2: negativa; 3: zero.
B
1: positiva; 2: zero; 3: positiva.
C
1: zero; 2: positiva; 3: zero.
D
1: positiva; 2: negativa; 3: positiva.
E
1: zero; 2: zero; 3: zero.

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Resolução comentada

Esta questão trata de indução eletrostática. Quando um corpo carregado se aproxima de um condutor sem tocá-lo, ele não transfere carga. Ele apenas empurra as cargas livres do condutor, que se redistribuem na superfície.

O conjunto das três latas em contato funciona como um único condutor, inicialmente neutro. Veja o que acontece:

O balão da esquerda, negativo, repele os elétrons livres da lata 1 para longe dele, e o da direita faz o mesmo com a lata 3.
Os elétrons são empurrados para o centro do conjunto, pois cada balão os afasta de uma ponta. Os dois efeitos são simétricos, então o centro fica com excesso de elétrons.
Nas pontas (latas 1 e 3) faltam elétrons, que foram repelidos. Elas ficam positivas.
A carga total do conjunto continua nula, porque o ar é isolante perfeito e nada sai nem entra. Logo, o excesso de elétrons na lata 2 compensa a falta nas latas 1 e 3.

O que seria a lata 2, então? Pelo raciocínio acima, a carga negativa seria empurrada para o meio, mas é preciso conferir: com as pontas positivas, a carga total das duas pontas é +2q, e a lata 2 teria -2q.

Assim: lata 1 positiva, lata 2 negativa, lata 3 positiva.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa E engana ao confundir a carga total do conjunto, que é nula, com a carga de cada lata, que se altera por indução.

Por que as outras alternativas estão erradas

Asupõe que só a lata do meio muda de carga, ignorando que as pontas perdem elétrons repelidos.
Bdeixa a lata 2 neutra, mas os elétrons repelidos das pontas se acumulam nela, que fica negativa.
Cinverte os sinais e ignora que os balões negativos repelem elétrons, não os atraem.
Econfunde carga total do conjunto (nula) com carga de cada lata, esquecendo a redistribuição por indução.

Assuntos: indução eletrostática, condutores.

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