FAMECA 2024 — questão 44 de Física

Gabarito BMagnetismo — indução eletromagnética numa espira em queda que sai do campoMedicina · 1º dia · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 44 de Física do FAMECA 2024

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 t1t_1 no qual a espira começa a sair da região do campo e a figura 2 mostra o instante t2t_2 no qual a espira completa sua saída da região do campo.

[Figura 1: uma região retangular (o campo B⃗\vec{B}, 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 v⃗(t)\vec{v}(t) apontando para baixo. Instante t1t_1.]

[Figura 2: a mesma região; a espira já está toda abaixo dela, com o lado de cima encostado na borda inferior; v⃗(t)\vec{v}(t) para baixo. Instante t2t_2.]

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 t1t_1 e t2t_2

(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 t1t_1 e t2t_2.

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:

ε=∣ΔΦ∣Δt=B L v\varepsilon = \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t} = B\,L\,v

i=εR=B L vRi = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{B\,L\,v}{R}

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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