Einstein 2017 (Inverno) — questão 10 de Física

Enunciado em texto
Quando necessário, adote: módulo da aceleração da gravidade: 10 m.s; densidade do ar: 1,2 kg/m; calor específico do ar: 0,24 cal.g.°C; 1cal = 4,2 J; permeabilidade magnética do meio: T.m/A; valor de pi:
Determine o valor da força magnética, em newtons, entre dois fios metálicos cilíndricos, de mesma resistividade elétrica, retilíneos, paralelos, de comprimentos iguais a 100cm, distanciados em 10cm e com raios de 1mm e 2mm, quando cada um deles for ligado a uma fonte de corrente contínua de diferença de potencial igual a 2,0 V.
Adote: (resistividade elétrica do metal dos fios)
(A) 0,2
(B) 0,3
(C) 0,4
(D) 0,5
(Enunciado: Vestibular Einstein 2017 (Inverno) — Einstein/PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein e à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: a força magnética entre dois fios paralelos de 1 m, separados por 10 cm, cada um com a corrente que uma fonte de 2,0 V faz passar por ele.
Passo 1 — a resistência de cada fio (2ª lei de Ohm). A resistência de um fio é , com a área da seção. Tudo no SI: , m, .
Fio 1 ( mm m, área m²):
Fio 2 ( mm, área m²): o raio dobra, a área quadruplica, a resistência cai a um quarto:
Passo 2 — as correntes (1ª lei de Ohm). Cada fio está ligado a 2,0 V (fonte ideal), então :
Passo 3 — a força entre os fios. Cada fio cria em torno de si um campo ; o outro fio, com corrente, sofre nesse campo a força . Juntando:
Com , o se cancela: . Com m:
Conferindo pelo campo: o fio 1 cria, a 10 cm, T. No fio 2: N. A força tem o mesmo valor nos dois fios (ação e reação); ela atrai se as correntes tiverem o mesmo sentido e repele se forem opostas, mas o módulo é esse.
⚠️ A armadilha: achar que a resistência é inversamente proporcional ao raio (e não ao quadrado do raio). Aí seria só 500 A e a força daria N, que não está nas alternativas. Outro erro é deixar a distância em centímetros (d = 10), o que divide a força por 100.
A ideia em uma frase: a 2ª lei de Ohm dá a resistência de cada fio, a 1ª lei dá a corrente, e a força entre fios paralelos é .
Resposta: alternativa D (0,5 N).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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