FACISB 2019 — questão 70 de Física
Enunciado em texto
Uma espira metálica quadrada de lado L e resistência elétrica R é pendurada por uma mola plástica de constante elástica k a uma haste fixa. Essa espira está em equilíbrio e parcialmente imersa em uma região onde atua um campo magnético uniforme perpendicular ao plano da espira, apontado para dentro do plano da figura, como representado na figura 1. Nessa espira, está instalado um gerador ideal de força eletromotriz E e uma chave interruptora Ch, que está inicialmente aberta e impede a circulação de corrente na espira.
Quando a chave é fechada, passa a circular pela espira uma corrente elétrica constante que, ao interagir com o campo magnético, faz com que essa espira sofra um deslocamento vertical Δh, para baixo, atingindo uma nova posição de equilíbrio, conforme a figura 2.
[Figuras: FIGURA 1 — região retangular com campo entrando no papel (⊗, várias marcas ×); uma mola presa ao alto sustenta a espira quadrada; o lado de cima e a parte superior dos lados verticais da espira estão dentro do campo, e o lado de baixo, com o gerador E e a chave Ch aberta, está fora. FIGURA 2 — a chave fechada; a espira desceu Δh e continua com o lado de cima dentro do campo; no lado de baixo, a “Corrente” é indicada para a direita.]
Considerando as informações fornecidas, a constante elástica da mola plástica pode ser calculada pela expressão:
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
(Enunciado e figura: Vestibular FACISB 2019 — 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: k em função de B, E, L, R e Δh.
Passo 1 — a corrente. O gerador é ideal e a espira tem resistência R:
Passo 2 — a força magnética. A corrente vai para a direita no lado de baixo, sobe pelo lado direito e vai para a esquerda no lado de cima, o único lado horizontal dentro do campo. Nos lados verticais, os trechos imersos têm o mesmo comprimento e correntes opostas: as forças se anulam. No lado de cima, corrente para a esquerda e campo entrando no papel: pela regra da mão direita, a força é para baixo, de módulo:
Passo 3 — o novo equilíbrio. Antes, a mola já equilibrava o peso. A força extra para baixo é equilibrada pela deformação extra Δh da mola:
Conferindo: a espira desceu, como o enunciado diz, então a força tinha de ser para baixo. E como o lado de cima continua no campo (figura 2), a força não muda durante a descida.
⚠️ A armadilha: igualar k·Δh ao peso total ou esquecer que o peso já estava equilibrado antes; só a força magnética é “nova”. Também é comum esquecer o Δh no denominador e marcar uma expressão sem ele, como a (D).
A ideia em uma frase: a força magnética BiL, com i = E/R, é equilibrada pela deformação extra da mola: kΔh = BEL/R.
Resposta: alternativa A ().
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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