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Fuvest 2022 · Segunda fase · Questão 1 · Discursiva

Física · Campo elétrico, Potencial elétrico

Diversos processos celulares presentes no corpo humano envolvem fenômenos elétricos. Um dos mais importantes é o fato de uma membrana celular, que separa o interior celular do exterior, apresentar um acúmulo de ânions (cargas negativas) e cátions (cargas positivas) nas superfícies interna e externa, respectivamente, o que resulta no surgimento de uma diferença de potencial UU ao longo da membrana. Considere que UU cresce linearmente de 0 a U0U_0 na região entre xx=0 e xx=dd, como mostra a figura.

  1. Indique o sentido do vetor campo elétrico no interior da membrana (se está apontando para o interior ou para o exterior da célula). Justifique sua resposta.

  2. Obtenha o módulo do campo elétrico (em V/m) considerando que a membrana tenha espessura d=64d = 64

    e que U0U_0 = 0,08 V.

  3. Supondo agora uma membrana em que o campo elétrico tenha intensidade 107V/m, encontre a razão Fe/FgF_e/F_g, em que FeF_e é o módulo da força eletrostática e FgF_g é o módulo da força gravitacional, ambas exercidas sobre um íon monovalente localizado na região 0<xx<dd, conforme a figura.

     Note e adote:

     1

    = 10-10m

    Carga de um íon monovalente =1,6×10−19C=1,6 \times 10^{-19}C.
    Considere, para efeitos de cálculo desta questão, a massa de um íon como10−30kg10^{-30}kg
    Aceleração da gravidade: g = 10m/s2

Resposta