FAMECA 2024 — questão 44 de Física

Enunciado em texto
Uma espira retangular cai verticalmente sob a ação da força gravitacional e, durante a queda, atravessa uma região onde há um campo magnético uniforme de direção horizontal. A figura 1 mostra o instante no qual a espira começa a sair da região do campo e a figura 2 mostra o instante no qual a espira completa sua saída da região do campo.
[Figura 1: uma região retangular (o campo , saindo do plano do papel, símbolo ⊙) com a espira retangular inteira dentro dela, com o lado de baixo encostado na borda inferior da região; ao lado, a velocidade apontando para baixo. Instante .]
[Figura 2: a mesma região; a espira já está toda abaixo dela, com o lado de cima encostado na borda inferior; para baixo. Instante .]
Considerando que o plano da espira se manteve vertical durante toda a queda e que a força magnética produzida sobre a espira é desprezível quando comparada ao peso da espira, a corrente elétrica induzida nessa espira entre os instantes e
(A) cresce inicialmente e depois decresce.
(B) é sempre crescente.
(C) é constante e diferente de zero.
(D) é sempre decrescente.
(E) é nula.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMECA 2024, Conhecimentos Gerais — FAMECA/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Catanduva (FAMECA/UNIFIPA) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: como varia a corrente induzida enquanto a espira sai do campo, entre e .
Passo 1 — há corrente induzida. Entre t₁ e t₂, a parte da espira que está dentro do campo vai diminuindo, então o fluxo magnético através dela diminui. Pela lei de Faraday, fluxo variando induz força eletromotriz e, portanto, corrente. Isso elimina (E).
Passo 2 — de quanto é a fem. Sendo L a largura horizontal da espira, o lado de cima é o único lado horizontal ainda dentro do campo; a área dentro do campo diminui à razão L·v. A fem induzida é:
Passo 3 — como v varia. A força magnética é desprezível perto do peso, então a espira cai praticamente em queda livre: sua velocidade aumenta o tempo todo. Com B, L e R constantes, a corrente acompanha v e é sempre crescente.
⚠️ A armadilha: achar que a corrente é constante (C), como seria se a espira saísse com velocidade constante. Aqui ela está acelerando sob a gravidade, e a fem cresce junto com a velocidade.
A ideia em uma frase: ao sair do campo, a fem induzida é BLv; se a espira acelera, a corrente cresce junto com a velocidade.
Resposta: alternativa B (é sempre crescente).
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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