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Física

ITA 2005 Física — Questão 13

Considere o vão existente entre cada tecla de um computador e a base do seu teclado. Em cada vão existem duas placas metálicas, uma delas presa na base do teclado e a outra, na tecla. Em conjunto, elas funcionam como um capacitor de placas planas paralelas imersas no ar. Quando se aciona a tecla, diminui a distância entre as placas e a capacitância aumenta. Um circuito elétrico detecta a variação da capacitância, indicativa do movimento da tecla. Considere então um dado teclado, cujas placas metálicas têm 40 mm240\ \mathrm{mm^2} de área e 0,70{,}7 mm de distância inicial entre si. Considere ainda que a permissividade do ar seja ϵ0=9×10−12\epsilon_0 = 9 \times 10^{-12} F/m. Se o circuito eletrônico é capaz de detectar uma variação da capacitância a partir de 0,2 pF, então, qualquer tecla deve ser deslocada de pelo menos

Tecla e base do teclado com placas metálicas separadas por 0,7 mm

👉 Tente resolver: clique na alternativa e confirme sua resposta.Rascunho de prova: ✕ elimina, ★ marca como provável (no celular, arraste a alternativa para o lado).

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Só quero ver o gabarito

Gabarito do ITA 2005 Física, questão 13: alternativa B

0,2 mm.

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você trata a capacitância como inversamente proporcional à distância, e não como linear em d.

Por onde começar · passo 1 de 4

Monte o modelo do capacitor

Como a capacitância de placas planas depende da distância?

Placas planas paralelas no ar: C=ε0A/dC = \varepsilon_0 A/d. A área não muda; só dd diminui quando a tecla desce. Logo CC cresce como 1/d1/d — não linearmente.

A armadilha

Quem lineariza (ΔC/C₀ = Δd/d₀, válido só para Δd pequeno) acha Δd ≈ 0,27 mm e fica entre B e C, ou arredonda para C. A relação certa é C ∝ 1/d: o ΔC exigido se mede a partir da nova distância.

Quem cai nela marca C, A.

00,10,20,30,40,50,60,70,800,20,40,60,811,2distância entre placas d (mm)capacitância C (pF)início: 0,514 pFdetecta: d = 0,504 mm
  • C(d) em pF
  • limiar C₀ + 0,2 pF
A hipérbole C = 0,36/d cruza o limiar C₀ + 0,2 pF em d ≈ 0,504 mm: a tecla precisa descer cerca de 0,2 mm.

Na resolução completa vêm os outros 3 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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