1- Um corpo isolante carregado e um corpo metálico descarregado:
(a) sempre se repelem
(b) não exercem força eletrostática um sobre o outro
(c) podem se atrair ou se repelir conforme o sinal da carga sobre o isolante

Passo 1

O enunciado pergunta o que ocorre entre um corpo isolante carregado e um corpo metálico descarregado. As alternativas são:
(a) sempre se repelem;
(b) não exercem força eletrostática um sobre o outro;
(c) podem se atrair ou se repelir conforme o sinal da carga sobre o isolante.
Informações dadas:
  • Temos um corpo isolante que está carregado (ou seja, possui carga elétrica fixa distribuída sobre ele).
  • Temos um corpo metálico que está descarregado (ou seja, neutro, sem carga líquida inicial).
  • A pergunta quer saber qualitativamente se a interação é atração, repulsão ou nenhuma força, e se isso depende do sinal da carga do isolante.

Passo 2

O que é importante saber sobre condutores metálicos neutros:
  • Num condutor metálico as cargas livres (elétrons) podem se mover livremente.
  • Se um corpo carregado é aproximado de um condutor neutro, as cargas livres do condutor se redistribuem (fenômeno chamado indução eletrostática): cargas de sinal oposto ao do corpo aproximado são atraídas para a superfície mais próxima; cargas de mesmo sinal são repelidas para as regiões mais distantes.
  • Essa redistribuição não altera a carga total do condutor (ele continua com carga líquida zero), mas cria uma separação de cargas que gera campos e forças.

Passo 3

Por que essa indução tende a produzir atração (explicação qualitativa):
  • Imagine que o isolante tem carga positiva. Ele atrai elétrons do metal para a superfície mais próxima, deixando cargas positivas no lado oposto. Assim, perto do isolante há uma maior concentração de cargas negativas induzidas e, mais afastadas, cargas positivas induzidas.
  • A força entre cargas segue a lei de Coulomb, que depende fortemente da distância: cargas mais próximas interagem muito mais fortemente que cargas mais distantes.
  • Como as cargas de sinal oposto (atraentes) ficam mais próximas da fonte carregada do que as cargas de mesmo sinal (repulsivas), a atração resultante é mais intensa que a repulsão resultante. Logo, o efeito líquido é atração.

Passo 4

Um pequeno argumento com fórmulas (modelo simplificado) para tornar isso mais concreto:
  • Suponha que, por indução, a parte negativa induzida efetiva tenha carga -Q localizada a uma distância r_1 do isolante, e a parte positiva induzida efetiva tenha carga +Q localizada a uma distância r_2 do isolante, com r_1<r_2.
  • A força atrativa devido à carga -Q é, em módulo,
F_{\text{atração}} = k\frac{|q|\;Q}{r_1^2},çã
onde q é a carga do isolante e k é a constante eletrostática.
  • A força repulsiva devido à carga +Q é
F_{\text{repulsão}} = k\frac{|q|\;Q}{r_2^2}.ã
  • O resultado líquido (direção positiva apontando para o metal) é
F_{\text{líquida}} = k|q|Q\left(\frac{1}{r_1^2}-\frac{1}{r_2^2}\right).í
Como r_1<r_2 temos \dfrac{1}{r_1^2}>\dfrac{1}{r_2^2}, então F_{\text{líquida}}>0í: há atração líquida.
  • Esse cálculo simplificado ilustra por que a atração vence sempre: as cargas induzidas de sinal oposto ficam mais próximas e provocam maior força.

Passo 5

Observações práticas e exceções:
  • Esse raciocínio vale tanto se a carga do isolante for positiva quanto se for negativa: em ambos os casos o condutor neutro terá cargas de sinal oposto mais próximas, logo a atração persiste.
  • Conectar o metal à terra (aterramento) muda a quantidade de carga disponível, mas não inverte o fenômeno: normalmente também leva à atração.
  • Situações artificiais muito específicas (geometrias estranhas, presença de outros campos, contato que transfira carga etc.) podem alterar o cenário, mas no caso padrão “isolante carregado” próximo a “metal descarregado (neutro)” o comportamento observado é atração.

Passo 6

Resposta clara e direta para o que o enunciado pede:
  • Entre as alternativas dadas, a que corresponde ao fenômeno físico correto é a afirmação de que o metal e o isolante neutro se atraem independentemente do sinal da carga do isolante. Portanto, a resposta correta é que eles sempre se atraem.

Resposta

Sempre se atraem.

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