FUVEST 2005 — questão 65 de Física
Enunciado em texto
Observação: (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por . Quando necessário, adote: para , o valor ; para a massa específica (densidade) da água, o valor ; para o calor específico da água, o valor (1 caloria ≅ 4 joules).
Assim como ocorre em tubos de TV, um feixe de elétrons move-se em direção ao ponto central O de uma tela, com velocidade constante. A trajetória dos elétrons é modificada por um campo magnético vertical B, na direção perpendicular à trajetória do feixe, cuja intensidade varia em função do tempo t como indicado no gráfico. Devido a esse campo, os elétrons incidem na tela, deixando um traço representado por uma das figuras abaixo. A figura que pode representar o padrão visível na tela é
[Figura: uma "fonte de elétrons" à esquerda emite um feixe horizontal (tracejado) que passa entre duas peças, uma em cima e outra embaixo, onde há linhas de campo B verticais, e atinge o ponto O no centro de uma tela vertical. Na tela, o eixo y é vertical e o eixo x é horizontal, perpendicular ao feixe.]
[Gráfico: eixo vertical e eixo horizontal t. A curva é senoidal: começa em zero, sobe a um máximo, volta a zero, desce a um mínimo negativo de mesmo tamanho, volta a zero e sobe de novo.]
a) [Figura: na tela, uma circunferência centrada em O.]
b) [Figura: na tela, uma curva senoidal ao longo do eixo x.]
c) [Figura: na tela, um segmento vertical sobre o eixo y, centrado em O.]
d) [Figura: na tela, uma curva senoidal "deitada", ao longo do eixo y.]
e) [Figura: na tela, um segmento horizontal sobre o eixo x, centrado em O.]
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2005, 1ª fase, prova V — Fuvest/USP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à FUVEST.
Resolução comentada
O que a questão pede: o desenho que o feixe deixa na tela quando o campo magnético oscila.
Passo 1 — a direção da força. A força magnética sobre uma carga em movimento é perpendicular à velocidade e ao campo ao mesmo tempo:
A velocidade é horizontal, na direção da tela; o campo é vertical. A única direção perpendicular às duas é a horizontal da tela, o eixo x. O feixe só pode ser desviado para a direita ou para a esquerda de O, nunca para cima ou para baixo.
Passo 2 — o efeito da oscilação. O gráfico mostra B mudando de sentido (a curva vai acima e abaixo do eixo t). Quando B aponta para um lado, o feixe é desviado para um lado de O; quando B se inverte, para o outro. A intensidade do desvio acompanha a de B, de zero até um máximo.
Passo 3 — o que se vê. Cada instante produz um ponto sobre o eixo x, entre um desvio máximo para a esquerda e um para a direita. Como a tela guarda o brilho, aparece um segmento horizontal centrado em O.
Por que não as outras: (C) e (D) exigiriam desvio vertical, na direção do campo, o que a força magnética nunca faz; (A) também exigiria desvio vertical; (B) desenha o gráfico em função do tempo, mas a tela não tem eixo de tempo: cada elétron deixa só um ponto.
⚠️ A armadilha: achar que o feixe é desviado na direção do campo, como acontece com o campo elétrico, e marcar a (C). No magnetismo, a força é perpendicular ao campo.
A ideia em uma frase: a força magnética é perpendicular a v e a B: com B vertical e feixe horizontal, o desvio é horizontal, e B oscilando varre um segmento.
Resposta: alternativa E (segmento horizontal sobre o eixo x).
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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