Se um tecido qualquer for utilizado para polir um bastão de material isolante… (assinale todas as alternativas corretas, pode haver mais de uma)
Escolha uma ou mais:
□ a. o bastão pode ficar carregado com carga negativa e o tecido com carga positiva
□ b. o bastão e o tecido podem ficar carregados com carga positiva
□ c. o bastão e o tecido ficam carregados com carga negativa
□ d. o bastão pode ficar carregado com carga positiva e o tecido com carga negativa
□ a. o bastão pode ficar carregado com carga negativa e o tecido com carga positiva
□ b. o bastão e o tecido podem ficar carregados com carga positiva
□ c. o bastão e o tecido ficam carregados com carga negativa
□ d. o bastão pode ficar carregado com carga positiva e o tecido com carga negativa
Passo 1
O enunciado dá: um tecido qualquer é usado para polir um bastão de material isolante. Pede-se assinalar todas as alternativas corretas entre:
- a. o bastão pode ficar carregado com carga negativa e o tecido com carga positiva
- b. o bastão e o tecido podem ficar carregados com carga positiva
- c. o bastão e o tecido ficam carregados com carga negativa
- d. o bastão pode ficar carregado com carga positiva e o tecido com carga negativa
Observação necessária (assunção padrão para este tipo de problema): assumir que bastão e tecido iniciam, em geral, sem carga líquida e que não há ligação à terra durante o polimento (são corpos isolantes, isolados eletricamente). A resolução parte dessa situação.
Passo 2
Princípio físico que vamos usar: conservação da carga elétrica. Vou escrever isso de forma simples e clara.
Defina
a carga total do bastão e
a carga total do tecido, depois do polimento. Se inicialmente o sistema bastão+tecido era eletricamente neutro e nenhum dos dois foi ligado à terra, a carga total do sistema se conserva. Assim vale
Isto implica
Explicando em palavras: se um corpo ganha um certo total de carga negativa, o outro corpo ganha exatamente a mesma quantidade de carga positiva, e vice-versa. A física microscópica por trás é transferência de elétrons: os elétrons têm carga
. Se
elétrons vão do tecido para o bastão, o bastão ganha carga
e o tecido fica com
. Se a transferência for no sentido contrário, o bastão fica com
e o tecido com
.
Passo 3
Consequência direta do passo anterior (como usar isso numa prova): por conservação de carga, ao polir dois corpos isolantes entre si, as cargas resultantes necessariamente têm sinais opostos e magnitudes iguais (em módulo). Logo não é possível, na situação padrão (inicialmente neutro e isolado), que ambos terminem carregados com o mesmo sinal.
Portanto as alternativas que afirmam que ambos ficam positivos (b) ou ambos ficam negativos (c) são incompatíveis com a conservação de carga no caso típico — essas alternativas só poderiam acontecer se existisse uma fonte externa de carga (por exemplo, se ambos fossem conectados a um gerador que injetasse carga, ou se um tivesse contato com a terra enquanto o outro não), o que não é o caso padrão descrito.
Passo 4
Resta responder quais combinações de sinais são possíveis. Como explicado, só são possíveis as duas situações de sinais opostos:
- bastão negativo e tecido positivo (caso os elétrons tenham passado do tecido para o bastão),
- ou bastão positivo e tecido negativo (caso os elétrons tenham passado do bastão para o tecido).
Qual delas ocorre depende apenas das propriedades dos materiais (onde cada material fica na chamada série triboelétrica). Exemplos práticos:
- vidro esfregado com seda: o vidro tende a ficar com carga positiva e a seda com carga negativa;
- ebonite (borracha dura) esfregada com pele/pele sintética: a ebonite tende a ficar negativa e a pele positiva.
Passo 5
Conclusão final para marcar a prova: as alternativas que correspondem às situações possíveis (sinais opostos, cada um dos sinais dependendo dos materiais) são a e d. As alternativas b e c são incorretas no cenário padrão porque violam conservação de carga sem presença de fonte externa.
Resposta
a
d
d