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Física

ITA 2006 Física — Questão 1

Algumas células do corpo humano são circundadas por paredes revestidas externamente por uma película com carga positiva e, internamente, por outra película semelhante, mas com carga negativa de mesmo módulo. Considere sejam conhecidas: densidades superficial de ambas as cargas σ=± 0,50×10−6 C/m2\sigma = \pm\, 0{,}50 \times 10^{-6}\ \mathrm{C/m^2}; ε0≅9,0×10−12 C2/Nm2\varepsilon_0 \cong 9{,}0 \times 10^{-12}\ \mathrm{C^2/Nm^2}; parede com volume de 4,0×10−16 m34{,}0 \times 10^{-16}\ \mathrm{m^3} e constante dielétrica k=5,0k = 5{,}0. Assinale, então, a estimativa da energia total acumulada no campo elétrico dessa parede.

👉 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 2006 Física, questão 1: alternativa C

7,0 eV

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você enxerga a membrana celular como um capacitor plano com dielétrico e sabe calcular a densidade de energia do campo dentro dele.

Por onde começar · passo 1 de 4

Reconheça o modelo físico

Duas placas paralelas com cargas +σ e −σ e um isolante entre elas: que dispositivo é esse?

É um capacitor de placas paralelas. O campo fica confinado entre as películas (na parede), é uniforme e, fora delas, praticamente nulo. O material da parede é o dielétrico, de constante k=5,0k = 5{,}0.

A armadilha

Quem esquece a constante dielétrica (usa ε₀ em vez de kε₀) ou erra a potência de 10 ao converter joule em elétron-volt cai uma ordem de grandeza acima ou abaixo: 0,7 eV ou 70 eV.

Quem cai nela marca A, E.

parede (k = 5)+σ (externa)−σ (interna)EE = σ/(kε₀)Efora: E ≈ 0dentro da célula: E ≈ 0
A parede funciona como capacitor plano: campo uniforme só entre as películas, enfraquecido pelo dielétrico.

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

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