FMJ 2016 — questão 44 de Física

Gabarito AMagnetismo — força magnética sobre carga em movimento (ângulo com o campo)Medicina · Prova de Conhecimentos Gerais · Versão 3
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 44 de Física do FMJ 2016

Enunciado em texto

A figura mostra as linhas de um campo magnético uniforme B⃗\vec{B} e uma carga q positiva que pode ser lançada com velocidades de mesmo módulo v em cinco orientações diferentes, indicadas pelos algarismos 1, 2, 3, 4 e 5, estando todas contidas em um mesmo plano.

[Figura: três linhas tracejadas horizontais com setas para a direita, rotuladas B⃗\vec{B}. Sobre a do meio está a carga q (círculo azul), da qual saem cinco setas vermelhas: 1, vertical para cima (perpendicular a B⃗\vec{B}); 2, para a direita e um pouco para cima (pequeno ângulo com B⃗\vec{B}); 3, horizontal para a direita (mesmo sentido de B⃗\vec{B}); 4, inclinada para baixo e para a direita; 5, horizontal para a esquerda (sentido oposto ao de B⃗\vec{B}).]

Nesta situação, a carga q fica sujeita apenas à ação de uma força magnética F, de módulo dado por F = Bqvsenθ, em que B é a intensidade do campo magnético e θ o ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético. Na situação descrita, é correto afirmar que a maior intensidade da força magnética ocorre na orientação

(A) 1.

(B) 2.

(C) 4.

(D) 5.

(E) 3.

(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2016, 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: em qual das cinco direções de lançamento a força magnética é a maior possível.

Passo 1 — o que muda de uma orientação para outra. B, q e v são os mesmos em todas; só muda o ângulo θ entre a velocidade e o campo. Então a força é máxima quando sen⁡θ\operatorname{sen}\theta é máximo:

sen⁡θ=1  ⇒  θ=90∘\operatorname{sen}\theta = 1 \;\Rightarrow\; \theta = 90^{\circ}

Passo 2 — olhar as setas. As linhas de campo são horizontais, para a direita.

• 3: mesmo sentido do campo, θ = 0°, sen θ = 0, força nula.

• 5: sentido oposto, θ = 180°, sen θ = 0, força nula.

• 2: ângulo pequeno com o campo, força pequena.

• 4: inclinada, ângulo entre 0° e 90° com o campo, força intermediária.

• 1: vertical, perpendicular ao campo, θ = 90°, força máxima, F=B q vF = B\,q\,v.

⚠️ A armadilha: escolher a orientação 3 (alternativa E), por achar que lançar “junto com o campo” maximiza o efeito. É o contrário: a força magnética é nula para velocidade paralela ou antiparalela ao campo e máxima quando a velocidade é perpendicular a ele.

A ideia em uma frase: a força magnética depende do seno do ângulo entre v e B: some na direção do campo e é máxima perpendicular a ele.

Resposta: alternativa A (orientação 1).

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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