A Lei de Coulomb afirma que a força de intensidade elétrica de partículas carregadas é proporcional:
  1. Às cargas das partículas
  2. À distância entre as partículas
  3. Às massas das partículas
  4. Ao quadrado da distância entre as partículas
Das informações acima:
a) 1 e 3 estão corretas
b) 2 e 3 estão corretas
c) 2 está correta
d) 1 e 4 estão corretas

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
  • O enunciado afirma que a força elétrica entre partículas carregadas é proporcional a:
    1. Às cargas das partículas
    2. À distância entre as partículas
    3. Às massas das partículas
    4. Ao quadrado da distância entre as partículas
  • Pergunta: entre as alternativas abaixo, qual(es) afirmativa(s) estão corretas?
    a) 1 e 3 estão corretas
    b) 2 e 3 estão corretas
    c) 2 está correta
    d) 1 e 4 estão corretas

Passo 2

Apresentar a lei e explicar cada símbolo (sem pressa, devagarinho).
A Lei de Coulomb, em módulo, é dada por:
F = k\,\frac{|q_1 q_2|}{r^2}.
Explicando cada coisa:
  • \,F\, é a intensidade da força elétrica entre as duas partículas (um número positivo que diz o tamanho da força).
  • k é uma constante (no vácuo k \approx 9{,}0\times10^{9}\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2). Não depende das partículas.
  • q_1 e q_2 são as cargas elétricas das partículas. Podem ser positivas ou negativas; no módulo usamos |q_1 q_2|.
  • r é a distância entre as partículas (distância entre os centros).
  • O fator 1/r^2 significa que a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância: se r dobra, F fica quatro vezes menor.
O que significa “proporcional” aqui:
  • "Proporcional a q_1" significa: se só q_1 dobrar, mantendo q_2 e r fixos, F dobra. Matemáticamente, F\propto q_1.
  • "Inversamente proporcional ao quadrado de r" significa: F\propto 1/r^2.

Passo 3

Avaliar cada afirmativa do enunciado usando a fórmula e a explicação anterior.
  • Afirmação 1: “Às cargas das partículas.”
    Pela fórmula \,F = k\frac{|q_1 q_2|}{r^2}\,, o módulo de F é proporcional ao produto q_1 q_2. Portanto é correto dizer que a força depende (é proporcional) das cargas das partículas. Conclusão: a afirmativa 1 é verdadeira.
  • Afirmação 2: “À distância entre as partículas.”
    A fórmula mostra dependência da distância como 1/r^2, ou seja, é inversamente proporcional ao quadrado da distância, não proporcional diretamente a r. Dizer apenas “proporcional à distância” (isto é, F\propto r) está errado. Conclusão: a afirmativa 2 é falsa.
  • Afirmação 3: “Às massas das partículas.”
    A Lei de Coulomb não contém massas; a intensidade da força elétrica não depende da massa das partículas. (Massas aparecem em leis de gravitação ou na segunda lei de Newton quando se relaciona força e aceleração, mas não em Coulomb.) Conclusão: a afirmativa 3 é falsa.
  • Afirmação 4: “Ao quadrado da distância entre as partículas.”
    Aqui é importante a leitura cuidadosa da frase: a lei envolve o quadrado da distância, mas na forma 1/r^2 (inversamente proporcional ao quadrado). Se a frase quer dizer “a força depende do quadrado da distância” no sentido F\propto r^2, isso está errado. Se a intenção da frase for indicar a presença do termo ao quadrado da distância no denominador (isto é, “ao quadrado da distância” como referência ao /r^2 ), então ela estaria tentando dizer a parte correta da lei (mas faltou explicitar o “inversamente”). Como as alternativas dadas não incluem “apenas 1”, para obter uma alternativa compatível com a Lei de Coulomb deve-se entender que a intenção da afirmativa 4 é apontar para a dependência com o quadrado da distância (no contexto usual de questões, isso costuma significar a dependência quadrática no denominador).

Passo 4

Resumo lógico: a única afirmativa nitidamente correta é a 1; 2 e 3 são falsas; a 4, lida literalmente como proporcionalidade direta a r^2, é falsa, mas lida no sentido usual de enunciados escolares (referindo-se ao termo r^2 presente na lei, isto é, à dependência em 1/r^2), é a que melhor acompanha a afirmativa 1 entre as alternativas oferecidas. Como não existe opção “apenas 1”, a alternativa que faz sentido no contexto da Lei de Coulomb é a que traz 1 e 4.

Resposta

d) 1 e 4 estão corretas

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