- Em uma feira de ciências, alunos prepararam um experimento utilizando uma régua de plástico e pequenos pedaços de papel. Ao esfregar a régua em um pedaço de lã e aproximá-la dos papeizinhos, observaram que a régua atraía os pedaços de papel. Um dos visitantes perguntou às estudantes por que isso acontecia. Considerando os processos de eletrização, a interação observada no experimento pode ser explicada corretamente pelo fato de que:
a) o contato físico entre a régua e o papel transferiu elétrons, eletrizando ambos por contato.
b) o atrito entre a régua e a lã transferiu elétrons para a régua, que, ao aproximar-se dos papéis neutros, induz uma separação de cargas nos pedaços de papel, provocando a atração.
c) o calor gerado pelo atrito entre a régua e a lã ioniza o ar, possibilitando a transferência de elétrons do ar para os papéis.
d) o processo de eletrização só ocorre enquanto a régua está em contato direto com os papéis, cessando assim que separam.
a) o contato físico entre a régua e o papel transferiu elétrons, eletrizando ambos por contato.
b) o atrito entre a régua e a lã transferiu elétrons para a régua, que, ao aproximar-se dos papéis neutros, induz uma separação de cargas nos pedaços de papel, provocando a atração.
c) o calor gerado pelo atrito entre a régua e a lã ioniza o ar, possibilitando a transferência de elétrons do ar para os papéis.
d) o processo de eletrização só ocorre enquanto a régua está em contato direto com os papéis, cessando assim que separam.
Passo 1
O enunciado descreve um experimento: uma régua de plástico foi esfregada numa peça de lã e, depois, aproximada de pedacinhos de papel; a régua atraiu os papeizinhos. O problema pede para escolher qual alternativa explica corretamente a interação observada entre régua e papel. As alternativas são:
a) o contato físico entre a régua e o papel transferiu elétrons, eletrizando ambos por contato.
b) o atrito entre a régua e a lã transferiu elétrons para a régua, que, ao aproximar-se dos papéis neutros, induz uma separação de cargas nos pedaços de papel, provocando a atração.
c) o calor gerado pelo atrito entre a régua e a lã ioniza o ar, possibilitando a transferência de elétrons do ar para os papéis.
d) o processo de eletrização só ocorre enquanto a régua está em contato direto com os papéis, cessando assim que separam.
a) o contato físico entre a régua e o papel transferiu elétrons, eletrizando ambos por contato.
b) o atrito entre a régua e a lã transferiu elétrons para a régua, que, ao aproximar-se dos papéis neutros, induz uma separação de cargas nos pedaços de papel, provocando a atração.
c) o calor gerado pelo atrito entre a régua e a lã ioniza o ar, possibilitando a transferência de elétrons do ar para os papéis.
d) o processo de eletrização só ocorre enquanto a régua está em contato direto com os papéis, cessando assim que separam.
Informações relevantes fornecidas:
- A régua foi esfregada (atrito) na lã antes de aproximá-la dos papéis.
- A régua, após o atrito com a lã, atrai pedaços de papel sem necessariamente tocar neles.
- O experimento é o tipo clássico de eletrização por atrito seguido de atração de objetos leves.
Passo 2
Conceitos básicos sobre cargas elétricas (explicação mansa e sem enrolar).
- Matéria é feita de átomos; dentro deles há prótons (carga positiva) e elétrons (carga negativa).
- Na maioria dos objetos neutros, o número de prótons e elétrons é igual, então a carga total é zero.
- Eletrizar um objeto significa deixar o número de elétrons diferente do de prótons — tipicamente transferindo elétrons de um corpo para outro.
Pequena nota técnica: elétrons são as partículas que mais facilmente se movem entre objetos sólidos; por isso a eletrização costuma ocorrer por transferência de elétrons.
Passo 3
Eletrização por atrito (triboeletricidade) — o que acontece quando a régua é esfregada na lã.
- Quando dois materiais diferentes se esfregam, um tende a “pegar” elétrons do outro. Isso depende da posição dos materiais na chamada série triboelétrica; plásticos (como a régua) costumam ganhar elétrons ao serem esfregados com lã ou tecido.
- Então, ao esfregar a régua na lã, elétrons passam da lã para a régua (ou vice-versa dependendo dos materiais). Na situação comum descrita, a régua de plástico fica carregada negativamente (tem excesso de elétrons).
Isso explica por que a régua fica eletrizada após o atrito.
Passo 4
O que acontece quando a régua carregada se aproxima de um pedaço de papel neutro — explicando indução/polarização passo a passo.
- Mesmo sendo neutro, o papel tem cargas móveis em pequena escala: os elétrons podem se deslocar levemente dentro do material ou nos pedaços (ou as moléculas se orientam), permitindo uma separação de cargas local chamada polarização.
- Quando uma régua carregada negativamente se aproxima, o campo elétrico dela repele elétrons do lado do papel mais próximo da régua e atrai prótons (ou simplesmente deixa a região mais positiva) no lado mais próximo. Na prática: o lado do papel mais próximo da régua fica com carga efetivamente positiva (por déficit de elétrons) e o lado oposto fica com mais elétrons.
- Como forças elétricas seguem a lei de Coulomb (força entre cargas opostas é atrativa e decresce com a distância), a parte positiva induzida no lado mais próximo experimenta uma atração maior que a repulsão produzida pelas cargas negativas mais afastadas. O resultado líquido é atração do papel pela régua, sem necessidade de contato.
Passo 5
Por que a alternativa b) está correta.
- A alternativa b) diz que o atrito entre régua e lã transferiu elétrons para a régua (isso é eletrização por atrito) e que, ao aproximar-se dos papéis neutros, a régua induz uma separação de cargas nos pedaços de papel, provocando atração.
- Isso coincide exatamente com o que descrevemos: a régua fica carregada por atrito e atrai os papéis por indução/polarização, sem que os papéis precisem estar previamente carregados ou em contato.
Logo, b) explica corretamente o fenômeno observado.
Passo 6
Por que a alternativa a) está incorreta.
- A alternativa a) afirma que houve contato físico entre régua e papel transferindo elétrons, eletrizando ambos por contato. No experimento descrito, o que se fez foi esfregar a régua na lã, não nos papéis. Os papeizinhos não foram esfregados; eles são atraídos à distância.
- Eletrização por contato com a régua só ocorreria se a régua tocasse os papéis e transferisse carga diretamente; além disso, se ambos fossem eletrizados por contato e ficassem com carga de mesmo sinal, poderiam até se repelir. Portanto, a descrição de a) não se ajusta ao experimento observado.
Passo 7
Por que a alternativa c) está incorreta (e por que ionização do ar não é a explicação plausível aqui).
- Para que o calor do atrito ionizasse o ar de modo a criar elétrons livres suficientes para carregar os papéis seria necessária energia muito maior (ou condições especiais) do que um simples esfregar de régua em lã fornece. Esse tipo de ionização é típico de descargas elétricas intensas (faíscas) ou plasmas, não de atrito cotidiano.
- Além disso, se a ionização do ar fosse a causa, esperar-se-iam outros sinais (faíscas, cheiro de ozônio, comportamento diferente ao variar a umidade), o que não é parte do experimento típico de feira. Portanto, c) não é a explicação correta.
Passo 8
Por que a alternativa d) está incorreta.
- A alternativa d) afirma que o processo de eletrização só ocorre enquanto a régua está em contato direto com os papéis, cessando quando se separam. Isso mistura conceitos: a eletrização da régua (pela lã) permanece enquanto ela não for descarregada; além disso, a atração por indução pode ocorrer sem contato, justamente porque a régua cria um campo elétrico que polariza o papel à distância.
- Assim, não é necessário contato para que haja atração: a régua eletrizada continua atraindo o papel mesmo depois de separada. Logo, d) é falsa.
Passo 9
Resumo prático e tradução para a escolha final (um reforço estilo “tamo junto”):
- Esfregar a régua na lã faz transferência de elétrons: a régua fica carregada.
- Um objeto neutro (papel) próximo a um objeto carregado sofre polarização (separa cargas localmente) e, por causa disso, é atraído.
- Essa é a explicação clássica e correta do experimento de régua que atrai papel após ser esfregada: eletrização por atrito seguida de indução/polarização.
Resposta
b)