FAMEMA 2018: Raios cósmicos constantemente arrancam elétrons das moléculas do ar da atmosfera terrestre

FAMEMA 2018: Raios cósmicos constantemente arrancam elétrons das moléculas do ar da atmosfera terrestre

FAMEMA 2018: Raios cósmicos constantemente arrancam elétrons das moléculas do ar da atmosfera terrestre. Esses elétrons se movimentam livremente, ficando sujeitos às forças eletrostáticas associadas ao campo elétrico existente na região que envolve a Terra.

Considere que, em determinada região da atmosfera, atue um campo elétrico uniforme de intensidade E = 100 N/C, conforme representado na figura.

Se um elétron de carga 1,6 × 10⁻¹⁹ C e de massa desprezível, sujeito a uma força constante, se movimenta verticalmente para cima nessa região, percorrendo uma distância d = 500 m, a variação de energia potencial elétrica sofrida por ele, nesse trajeto, será de

(A) –1,5 × 10⁻¹⁴ J

(B) –8,0 × 10⁻¹⁵ J

(C) –1,6 × 10⁻¹⁵ J

(D) –9,0 × 10⁻¹⁵ J

(E) –1,2 × 10⁻¹⁴ J

QUESTÃO ANTERIOR:

- FAMEMA 2018: A figura representa um instrumento musical de sopro constituído por um tubo de comprimento L, aberto nas duas extremidades.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

O Teorema da Energia Cinética (TEC) garante que a variação da energia cinética (∆Ec) é dada pelo trabalho total (τtotal) representado, nesse caso, pelo trabalho da força eletrostática  que atua sobre o elétron.

ΔEc = τtotal

ΔEc = F . d . cos 0°

ΔEc =  |q| E . d . (1)

ΔEc = (1,6 . 10⁻¹⁹) (100) (500) (unidades SI)

ΔEc = 8,0 . 10⁻¹⁵J

O campo elétrico uniforme é conservativo e o au mento da energia cinética corresponde a uma diminuição da energia potencial elétrica ΔEpot.

Assim:

ΔEpot = –ΔEc

ΔEpot = –8,0 . 10⁻¹⁵J

Observação: Ao se percorrer o campo elétrico em sentido oposto ao da linha de força, o potencial elétrico vai aumentando. No entanto, a carga do elétron é negativa, e a variação de energia potencial do elétron é negativa.

GABARITO:

(B) –8,0 × 10⁻¹⁵ J

PRÓXIMA QUESTÃO:

- FAMEMA 2018: A tabela apresenta parte das informações contidas em uma conta de energia elétrica de determinada residência.

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova FAMEMA 2018 com Gabarito e Resolução