(FUVEST - 2022 - 2 fase)Diversos processos celular

(FUVEST - 2022 - 2ª fase)

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 \(U\) ao longo da membrana. Considere que \(U\) cresce linearmente de 0 a \(U_0\) na região entre 𝑥=0 e 𝑥=𝑑, como mostra a figura.

a) 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.

b) Obtenha o módulo do campo elétrico (em V/m) considerando que a membrana tenha espessura \(d = 64\) e que \(U_0\) = 0,08 V.

c) Supondo agora uma membrana em que o campo elétrico tenha intensidade 10⁷V/m, encontre a razão \(F_e/F_g\), em que \(F_e\) é o módulo da força eletrostática e \(F_g\) é o módulo da força gravitacional, ambas exercidas sobre um íon monovalente localizado na região 0<𝑥<𝑑, conforme a figura.

 

Note e adote:  1 = 10-10m  Carga de um íon monovalente \(=1,6 \times 10^{-19}C\).  Considere, para efeitos de cálculo desta questão, a massa de um íon como\(10^{-30}kg\)  Aceleração da gravidade: g = 10m/s²