FMJ 2014 — questão 44 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra um dispositivo em que um pedaço de fio de cobre (fio condutor) tem sua base AB imersa em um campo magnético produzido por um ímã em forma de ferradura. Inicialmente, o sistema está desconectado da pilha.
[Figura: sobre uma base de madeira, dois suportes verticais seguram, por meio de garras (“contato E”, à esquerda, e “contato D”, à direita), um fio condutor laranja dobrado em forma de U invertido: ele desce do contato E, corre horizontalmente da esquerda para a direita de A até B, e sobe até o contato D. A base AB passa pelo vão de um ímã em ferradura (um anel preto em forma de C, apoiado numa arruela), entre o polo S, em cima, e o polo N, embaixo; o corpo do ímã fica atrás do fio, e o vão entre os polos é aberto para a frente. O ponto C fica no meio de AB, entre os polos. Um fio vermelho liga o contato E ao terminal positivo (+) de uma pilha; um fio preto sai do contato D e tem a ponta solta, perto do terminal negativo (−) da pilha.]
Quando o fio da direita for conectado ao terminal negativo da pilha, a corrente elétrica através do fio fará com que a base AB sofra uma força dirigida para
(A) dentro do ímã.
(B) o ponto A do fio.
(C) o polo sul (S) do ímã.
(D) o polo norte (N) do ímã.
(E) fora do ímã.
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2014, Medicina, Prova de Conhecimentos Gerais — FMJ/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Medicina de Jundiaí (FMJ) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: para onde a força magnética empurra o trecho AB quando o circuito é fechado.
Passo 1 — o sentido da corrente. A corrente (sentido convencional) sai do polo positivo da pilha: vai pelo fio vermelho até o contato E, desce, percorre a base de A para B, sobe até o contato D e volta pelo fio preto ao polo negativo.
Passo 2 — o sentido do campo. Fora do material do ímã, o campo vai do polo norte para o polo sul. Como N está embaixo e S em cima, no vão onde está AB o campo aponta para cima.
Passo 3 — a força (regra da mão direita). A força sobre um fio com corrente é
Com a mão direita espalmada: dedão no sentido da corrente (de A para B, para a direita na figura), demais dedos no sentido do campo (para cima); a palma empurra para fora do papel, em direção a quem olha a figura.
O corpo do ímã está atrás do fio e o vão é aberto para a frente. Então a força empurra a base AB para fora do vão: para fora do ímã.
Por que não as outras: a força magnética é perpendicular ao campo, logo não aponta para nenhum dos polos (C e D); também é perpendicular ao fio, logo não aponta ao longo dele, para o ponto A (B). A alternativa A seria o caso com a corrente invertida (pilha ligada ao contrário).
⚠️ A armadilha: achar que o fio é atraído por um dos polos, como um pedaço de ferro (alternativas C ou D). O cobre não é atraído por ímã; o que aparece é a força sobre as cargas em movimento, sempre perpendicular ao campo.
A ideia em uma frase: a força num fio com corrente é perpendicular ao fio e ao campo: corrente de A para B e campo para cima empurram a base para a frente, para fora do ímã.
Resposta: alternativa E (para fora do ímã).
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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