Física III ⇒ Força Elétrica numa Membrana Celular Tópico resolvido

[GLAYDSON]

O potencial elétrico de uma membrana celular é a diferença de potencial entre suas superfícies interna e externa quando as mesmas estão eletricamente carregadas. Esse potencial é importante para a manutenção dos gradientes de concentração dos diferentes íons que encontramos nas regiões intracelular e extracelular. A figura 1 apresenta os potenciais elétricos ao longo da membrana (espessura d = 7 x 10^-9 m) de um axônio:

btrgtgrg.png (35.5 KiB) Exibido 1160 vezes

O comportamento elétrico da membrana celular lembra as placas de um capacitor, em que é estabelecido um campo elétrico uniforme entre as mesmas (figura 2).

rgtgthyrhgdfgthyj.png (19.88 KiB) Exibido 1160 vezes

Considerando as condições apresentadas anteriormente, o módulo da força elétrica que atua em um íon de carga elétrica 1,6 x 10^– 19 C ao atravessar a membrana é da ordem de grandeza de

a) 10^-10 N.
b) 10^-11 N.
c) 10^-12 N.
d) 10^-13 N.
e) 10^-14 N

[Planck]

Olá GLAYDSON,

Inicialmente, pela análise do gráfico, podemos notar que a região que o íon se encontra possui uma diferença de potencial de [tex3]70[mV][/tex3]

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[tex3]70[mV][/tex3]

ou [tex3]70\cdot 10^{-3}[V][/tex3]

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[tex3]70\cdot 10^{-3}[V][/tex3]

. Além disso, foi dito que se estabelece um campo elétrico uniforme na membrana. Desse modo, podemos fazer:

[tex3]F_e=q\cdot E[/tex3]

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[tex3]F_e=q\cdot E[/tex3]

Mas o campo elétrico é uniforme e pode ser dado por:

[tex3]U=d\cdot E[/tex3]

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[tex3]U=d\cdot E[/tex3]

, isolando [tex3]E[/tex3]

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[tex3]E[/tex3]

[tex3]E=\frac{U}{d}[/tex3]

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[tex3]E=\frac{U}{d}[/tex3]

Substituindo [tex3]E[/tex3]

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[tex3]E[/tex3]

na primeira equação:

[tex3]F_e=q\cdot \frac{U}{d}[/tex3]

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[tex3]F_e=q\cdot \frac{U}{d}[/tex3]

[tex3]F_e=1,6\cdot 10^{-19}\cdot \frac{70\cdot 10^{-3}}{7\cdot 10^{-9}}=\boxed{1,6\cdot{\color{red}10^{-12}}}[/tex3]

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[tex3]F_e=1,6\cdot 10^{-19}\cdot \frac{70\cdot 10^{-3}}{7\cdot 10^{-9}}=\boxed{1,6\cdot{\color{red}10^{-12}}}[/tex3]

Portanto, a ordem de grandeza é [tex3]{\color{red}10^{-12}}[/tex3]

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[tex3]{\color{red}10^{-12}}[/tex3]

.