FACISB 2017 — questão 70 de Física
Enunciado em texto
A figura representa uma balança com dois pratos idênticos pendurados por fios de massas desprezíveis fixados em uma haste homogênea, articulada em O. Inicialmente, os pratos estão à mesma distância d da articulação. No prato da direita está apoiado um corpo de massa M e, no centro do prato da esquerda, está pendurada, com um fio rígido isolante e de massa desprezível, uma espira retangular, também de massa M, mantendo o equilíbrio na horizontal. A parte inferior da espira fica imersa em uma região onde atua um campo magnético uniforme , com direção horizontal, perpendicular ao plano da espira e orientado para dentro da figura, representado pelo símbolo ⊗.
[Figura: haste horizontal articulada em O, no alto de um suporte. A uma distância d à esquerda de O pende o “prato da esquerda”; a uma distância d à direita, o “prato da direita”, com o corpo M. Sob o prato da esquerda pende a espira retangular vertical, de massa M; sua parte de baixo (o lado inferior e parte dos lados verticais) está dentro de uma região com campo entrando no papel (⊗, várias marcas ×). A corrente i é indicada por uma seta que sobe pelo lado direito da espira e vai para a esquerda no lado de cima (sentido anti-horário).]
Fazendo-se circular pela espira uma corrente elétrica de intensidade constante i, no sentido indicado na figura, e considerando que sua região inferior permaneça sempre imersa no campo , para manter a haste da balança equilibrada na horizontal pode-se
(A) pendurar o prato da esquerda mais perto da articulação O.
(B) pendurar o prato da direita mais perto da articulação O.
(C) pendurar o prato da direita mais longe da articulação O.
(D) trocar o corpo que está no prato da direita por outro de massa maior.
(E) afastar os dois pratos da mesma distância da articulação O.
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2017 — FACISB/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências da Saúde de Barretos Dr. Paulo Prata (FACISB) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o que fazer para a balança continuar em equilíbrio quando a corrente passa pela espira.
Passo 1 — o sentido da corrente em cada lado. A corrente é anti-horária: sobe pelo lado direito, vai para a esquerda em cima, desce pelo lado esquerdo e vai para a direita no lado de baixo.
Passo 2 — as forças magnéticas. Nos lados verticais, os trechos imersos têm o mesmo comprimento e correntes opostas: as forças horizontais se cancelam. No lado de baixo, corrente para a direita e campo entrando no papel. Pela regra da mão direita ():
A força magnética no lado de baixo é para cima, de módulo F = B·i·L. O lado de cima está fora do campo.
Passo 3 — o efeito na balança. A espira fica “mais leve”: o lado esquerdo puxa a haste com peso total menos F. Agora o momento do lado direito é maior e a haste tende a girar com a direita para baixo.
Passo 4 — como reequilibrar. É preciso diminuir o momento do lado direito ou aumentar o do esquerdo. Aproximar o prato da direita de O diminui o braço do lado direito e reduz seu momento: alternativa B.
Por que não as outras: (A) diminui o momento da esquerda, piorando; (C) e (D) aumentam o momento da direita, piorando; (E) multiplica os dois braços pelo mesmo fator, e como as forças nos dois lados continuam diferentes, o desequilíbrio permanece.
⚠️ A armadilha: errar o sentido da força e achar que a espira fica mais pesada, o que levaria a (A) ou (C). Faça a regra da mão direita com cuidado no lado de baixo, o único que tem força sem par.
A ideia em uma frase: a força magnética no lado de baixo da espira é para cima e alivia o prato da esquerda; para compensar, encurte o braço do lado direito.
Resposta: alternativa B (pendurar o prato da direita mais perto de O).
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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