FMJ 2022 — questão 60 de Física
Enunciado em texto
Um ímã em forma de barra, cujos polos estão representados pelas cores verde e amarela na figura, cai verticalmente, atravessando um anel metálico. Durante o movimento do ímã, uma corrente elétrica é induzida no anel, produzindo campo magnético, de modo que o anel se comporte como um segundo ímã.
[Figura: Situação 1: o ímã em barra, na vertical, acima de um anel horizontal (elipse rosa), com a parte amarela em cima, uma parte central cinza-esverdeada e a parte verde embaixo, voltada para o anel; uma seta ao lado aponta para baixo. Situação 2: o ímã, com a mesma orientação (amarelo em cima, verde embaixo), já passou pelo anel e está abaixo dele, com a parte amarela voltada para o anel; uma seta ao lado aponta para baixo.]
Afirma-se que, antes de o ímã penetrar no anel, como mostra a situação 1, e após o ímã sair do anel, como mostra a situação 2, ocorrem, respectivamente,
(A) atração e atração, independentemente da polaridade do ímã.
(B) atração e repulsão, se a parte verde do ímã for polo sul.
(C) repulsão e atração, independentemente da polaridade do ímã.
(D) repulsão e repulsão, independentemente da polaridade do ímã.
(E) atração e repulsão, se a parte verde do ímã for polo norte.
(Enunciado e figura: Vestibular FMJ 2022, Medicina, Prova II — 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: se o anel atrai ou repele o ímã quando ele está chegando (situação 1) e quando já está indo embora (situação 2).
Passo 1 — a lei de Lenz. A corrente induzida no anel tem sempre o sentido que se opõe à variação do fluxo magnético que a criou. Em termos de movimento: o anel sempre reage contra o movimento relativo do ímã.
Passo 2 — situação 1 (ímã chegando). O ímã se aproxima e o fluxo no anel aumenta. Para se opor a isso, o anel vira um ímã com a face de cima de mesmo nome do polo que chega (se chega um norte, o anel apresenta um norte). Polos iguais se repelem: repulsão, que tenta frear a aproximação.
Passo 3 — situação 2 (ímã indo embora). Agora o ímã se afasta por baixo e o fluxo no anel diminui. O anel tenta manter o fluxo: a face de baixo apresenta polo de nome oposto ao do polo que se afasta (a parte amarela, voltada para o anel). Polos opostos se atraem: atração, que tenta “segurar” o ímã.
Passo 4 — e a polaridade? Se o ímã for invertido (trocar qual cor é norte), a corrente induzida também se inverte, e o anel inverte seus polos junto. A conclusão continua a mesma: repulsão na chegada, atração na saída. Por isso não depende da polaridade.
Conferindo pela energia: nas duas situações a força do anel sobre o ímã aponta para cima, contra a queda. Na situação 1, “para cima” é empurrar o ímã para longe (repulsão); na situação 2, é puxá-lo de volta (atração). É assim que o anel transforma parte da energia do ímã em energia elétrica (que vira calor no anel): ele sempre freia.
Por que não as outras: (A) e (D) dão o mesmo efeito antes e depois, mas a variação do fluxo muda de sinal (aumenta, depois diminui), e a reação do anel muda junto. (B) e (E) erram a ordem (atração na chegada aceleraria o ímã, ganhando energia do nada) e ainda condicionam o resultado à polaridade, que não importa.
⚠️ A armadilha: achar que um anel de metal “é atraído pelo ímã” como um prego de ferro. O anel não é ferromagnético: a força vem da corrente induzida, e a lei de Lenz faz ela se opor ao movimento. Por isso começa repelindo.
A ideia em uma frase: pela lei de Lenz, o anel sempre freia o ímã: repele quando ele chega e atrai quando ele vai embora, qualquer que seja a polaridade.
Resposta: alternativa C (repulsão e atração, independentemente da polaridade).
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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