Questão 104 — ENEM 2025Caderno amarelo · 2º Dia
A Figura 1 apresenta o esquema de um tubo de imagem em que um filamento, na posição A, libera elétrons por efeito termiônico. Esses elétrons formam um feixe estreito, que é acelerado por campos elétricos em direção à parte interna da tela. Nesse caminho, o feixe de elétrons passa por outro campo elétrico, na região B, atingindo, em seguida, a parte interna da tela do tubo, a qual é recoberta por um material que emite luz ao receber o impacto dos elétrons.
Na Figura 2, a carga negativa representa o feixe de elétrons que é acelerado e, posteriormente, atinge um ponto da tela. O campo elétrico na região B apresenta a seguinte configuração:
Figura 2
Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Física 3: eletromagnetismo. São Paulo: Edusp, 2000 (adaptado).
Nessa situação, qual ponto da tela será atingido pelo feixe de elétrons?
Alternativas
Resolução
📋 Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletrostática (Campo Elétrico, Força Elétrica F = qE) + Dinâmica Newtoniana (2ª Lei de Newton) + Cinemática (Composição de Movimentos — trajetória parabólica)
- ⚡ Nível: Difícil — exige integrar três conceitos: sinal negativo da carga do elétron, inversão do sentido da força em relação ao campo, e composição de movimentos gerando parábola
- 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Força elétrica em campo uniforme; deflexão de partículas carregadas; movimento parabólico com força perpendicular à velocidade
- 🏆 Gabarito: B — revelado após resolução completa
🔎 Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "Para onde vai o feixe de elétrons após cruzar a região com campo elétrico uniforme apontando para cima?"
- Palavras-chave decisivas: elétron (carga negativa), campo elétrico aponta para cima, trajetória na tela
- Armadilha típica: Assumir que a força elétrica tem o mesmo sentido do campo — isso só vale para cargas positivas. Para o elétron (q < 0), a força é OPOSTA ao campo
- O que a resposta precisa demonstrar: Campo aponta para cima → força sobre o elétron aponta para baixo → desvio parabólico para baixo → ponto 2 na parte inferior da tela
📚 Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Força Elétrica (vetorial): F = q·E — como o elétron tem q < 0, a força F aponta no sentido OPOSTO ao campo elétrico E
- Composição de movimentos: Velocidade inicial horizontal (MRU) + força constante vertical para baixo (MRUV) = trajetória parabólica, análoga ao lançamento horizontal
- 2ª Lei de Newton: A força constante para baixo gera aceleração constante para baixo, curvando a trajetória progressivamente
🧭 Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: "feixe de elétrons" → carga negativa; a força será oposta à direção do campo
- Evidência 2: "campo elétrico uniforme apontando para cima na região B" → E aponta ↑ → F sobre elétron aponta ↓
- Evidência 3: "velocidade horizontal ao entrar na região B" → MRU horizontal + MRUV vertical → parábola curvando para baixo
- Síntese: O elétron é desviado para baixo, atingindo a parte inferior da tela — ponto 2
🧠 Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Identificar a força sobre o elétron A força elétrica é F = q·E. O elétron tem carga q = −e (negativa). Portanto:
- Campo E aponta para cima (↑)
- Força F = q·E aponta para baixo (↓), pois q < 0 inverte o sentido
Subpasso 4.2 — Analisar a composição de movimentos na região B
- Direção horizontal (x): nenhuma força → velocidade horizontal constante (MRU)
- Direção vertical (y): força F constante para baixo → aceleração constante para baixo (MRUV)
- Resultado: trajetória parabólica curvando para baixo dentro da região B
Subpasso 4.3 — Extrapolar até a tela Ao sair da região B, o elétron segue em linha reta (inércia) na direção da velocidade instantânea de saída — que já aponta levemente para baixo. O feixe atinge a tela na parte inferior, correspondendo ao ponto 2.
✅❌ Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) Ponto 1 (parte superior da tela) ❌ Incorreta: Seria correto apenas se o feixe fosse de prótons (carga positiva) — nesse caso F teria o mesmo sentido do campo (para cima) e o desvio seria para cima. O elétron, com carga negativa, faz o oposto.
B) Ponto 2 (parte inferior da tela) ✅ Correta: A força sobre o elétron (carga negativa) aponta para baixo (oposta ao campo que aponta para cima), desviando a trajetória parabólica para baixo até o ponto 2.
C) Ponto 3 (lateral da tela) ❌ Incorreta: Um desvio lateral (perpendicular à velocidade no plano horizontal) seria causado por campo magnético, não elétrico. O campo elétrico uniforme só desvia na direção paralela ao próprio campo.
D) Ponto 4 (centro — trajetória original) ❌ Incorreta: Indicaria ausência de desvio, o que só ocorreria se a carga fosse nula ou o campo fosse zero. O problema afirma claramente que há campo elétrico atuando na região B.
E) Ponto 5 (trajetória original, outro ponto central) ❌ Incorreta: Pelo mesmo motivo da alternativa D: ignora a força elétrica e o desvio causado por ela.
🏆 Gabarito: B — campo aponta para cima, carga é negativa → força aponta para baixo → trajetória parabólica para baixo → ponto 2.
🏁 Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: B é correto: elétron (q < 0) em campo apontando para cima sofre força para baixo → parábola descendente → atinge a parte inferior da tela
- Padrão de cobrança: A deflexão de feixes de elétrons é contexto clássico de TV de tubo (CRT) e de espectrômetros de massa — sempre aparece com a armadilha do sinal negativo da carga
- Generalização: Para cargas negativas, F e E têm sentidos OPOSTOS. Para cargas positivas, F e E têm o MESMO sentido. Determine sempre o sentido da força antes de prever a trajetória
- Dica de eliminação rápida: Primeiro elimine os pontos na trajetória original (sem desvio), depois elimine os desvios laterais (que seriam magnéticos), depois verifique se vai para cima (carga positiva) ou para baixo (carga negativa)
- Conexões com outros temas: Espectrômetro de massa; tubo de raios catódicos (CRT); campo magnético e força de Lorentz; aceleradores de partículas