FAMEMA 2017 — questão 40 de Física
Enunciado em texto
Uma mesma espira retangular, de massa desprezível, foi parcialmente imersa em um mesmo campo magnético constante e uniforme de duas maneiras distintas. Na primeira, a espira é mantida em equilíbrio sob ação apenas da força vertical e da força magnética gerada pela circulação de uma corrente elétrica contínua pela espira, conforme figura 1.
Figura 1
[Figura 1: espira retangular “em pé”, com altura de 25 cm (cota ao lado) e largura menor. Uma força vertical, para cima, puxa o meio do lado de cima. Na parte de baixo há uma região de campo magnético entrando no papel (símbolos ⊗ e ×); só a parte inferior da espira está dentro do campo: o lado de baixo, inteiro, e um pequeno trecho dos lados verticais. O lado de cima está fora do campo.]
Na segunda, a espira é mantida em equilíbrio sob ação apenas da força vertical e da força magnética gerada pela circulação de uma corrente elétrica contínua pela espira, conforme figura 2.
Figura 2
[Figura 2: a mesma espira “deitada”, com altura de 10 cm (cota ao lado) e largura maior. Uma força vertical, para cima, puxa o meio do lado de cima. A parte de baixo da espira está dentro da região de campo entrando no papel: o lado de baixo, inteiro, e um trecho dos lados verticais. O lado de cima está fora do campo.]
Sabendo que nas duas situações a intensidade da corrente elétrica que circula pela espira é a mesma, que a intensidade de é 10 N e considerando as informações contidas nas figuras, é correto afirmar que a intensidade de é igual a
(A) 50 N.
(B) 10 N.
(C) 75 N
(D) 20 N.
(E) 25 N.
(Enunciado e figura: Vestibular FAMEMA 2017, Prova II — Famema/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Marília (Famema) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a força que segura a espira na segunda posição, sabendo que na primeira ela vale 10 N.
Passo 1 — as dimensões da espira. É a mesma espira nas duas figuras, só que girada. Na figura 1, a altura é 25 cm; na figura 2, a altura é 10 cm. Então os lados são 25 cm e 10 cm: na figura 1, o lado de baixo mede 10 cm; na figura 2, o lado de baixo mede 25 cm.
Passo 2 — que partes da espira sentem força. O campo é perpendicular ao plano da espira, então cada trecho imerso sente . Nos lados verticais, a corrente sobe num e desce no outro: as forças nos trechos imersos são horizontais, iguais e opostas, e se cancelam. O lado de cima está fora do campo. Sobra só a força no lado de baixo, que é vertical.
Passo 3 — o equilíbrio. A massa é desprezível, então a força vertical aplicada equilibra a força magnética no lado de baixo:
Com B e i iguais nas duas situações, a força é proporcional ao comprimento do lado de baixo:
⚠️ A armadilha: achar que, sendo a mesma espira, a mesma corrente e o mesmo campo, a força também é a mesma: 10 N, a alternativa B. O que importa é o comprimento do lado que fica dentro do campo e não tem par para cancelar a força, e esse lado mudou de 10 cm para 25 cm.
A ideia em uma frase: na espira parcialmente imersa, as forças nos lados verticais se cancelam e só conta o lado de baixo: F = B·i·L.
Resposta: alternativa E (25 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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