Questão 45 (1º exame) da UERJ 2027

Question

W, X, Y e Z são quatro esferas condutoras idênticas, fixas e eletricamente isoladas, que apresentam diferentes valores de cargas elétricas Q, em coulombs, conforme indicado na imagem abaixo.

Esfera condutora W com carga 0 C Esfera condutora X com carga -6 C Esfera condutora Y com carga +1 C Esfera condutora Z com carga +9 C

Considere que, em determinado momento, ocorre contato elétrico simultâneo entre essas esferas.

Após esse contato, a distribuição das cargas elétricas corresponde a:

A
Q_{\text{W}} > Q_{\text{X}} > Q_{\text{Y}} > Q_{\text{Z}}
B
Q_{\text{X}} > Q_{\text{W}} < Q_{\text{Y}} < Q_{\text{Z}}
C
Q_{\text{Y}} < Q_{\text{W}} > Q_{\text{X}} = Q_{\text{Z}}
D
Q_{\text{Z}} = Q_{\text{Y}} = Q_{\text{X}} = Q_{\text{W}}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 45 (1º exame) da UERJ 2027

1º exame · Ciências da Natureza · Física: Carga elétrica e processos de eletrização

W, X, Y e Z são quatro esferas condutoras idênticas, fixas e eletricamente isoladas, que apresentam diferentes valores de cargas elétricas Q, em coulombs, conforme indicado na imagem abaixo.

Esfera condutora W com carga 0 C Esfera condutora X com carga -6 C Esfera condutora Y com carga +1 C Esfera condutora Z com carga +9 C

Considere que, em determinado momento, ocorre contato elétrico simultâneo entre essas esferas.

Após esse contato, a distribuição das cargas elétricas corresponde a:

A
Q_{\text{W}} > Q_{\text{X}} > Q_{\text{Y}} > Q_{\text{Z}}
B
Q_{\text{X}} > Q_{\text{W}} < Q_{\text{Y}} < Q_{\text{Z}}
C
Q_{\text{Y}} < Q_{\text{W}} > Q_{\text{X}} = Q_{\text{Z}}
D
Q_{\text{Z}} = Q_{\text{Y}} = Q_{\text{X}} = Q_{\text{W}}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Esferas condutoras idênticas, ao entrarem em contato elétrico simultâneo, formam um único condutor. As cargas se redistribuem até que todas as esferas tenham o mesmo potencial. Como as esferas são idênticas (mesmo raio), isso significa que cada uma fica com a mesma carga.

Além disso, o sistema está isolado, então a carga total se conserva.

Carga total antes do contato:

Q_{\text{total}} = 0 + (-6) + (+1) + (+9) = +4\ \text{C}

Divisão igual entre as 4 esferas:

Q_{\text{final}} = \frac{+4}{4} = +1\ \text{C}

Após o contato, cada esfera tem +1\ \text{C}:

Q_{\text{W}} = Q_{\text{X}} = Q_{\text{Y}} = Q_{\text{Z}} = +1\ \text{C}

As cargas finais são todas iguais, o que corresponde à alternativa que afirma a igualdade entre as quatro.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

Asupõe que as esferas mantêm a ordem decrescente de carga, mas após o contato todas ficam com a mesma carga.
Bmantém desigualdades entre as cargas, ignorando que esferas idênticas em contato dividem a carga total igualmente.
Cadmite cargas finais diferentes entre Y, W, X e Z, o que contraria o equilíbrio eletrostático entre esferas idênticas.

Assunto: Carga elétrica e processos de eletrização.

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Questão 45 no caderno 1º Exame de Qualificação da UERJ 2027

Fonte: UERJ 2027 · 1º Exame de Qualificação. Prova oficial ↗