FUVEST 2007 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
Observação: Nas questões em que for necessário, adote para g, aceleração da gravidade na superfície da Terra, o valor de ; para a massa específica (densidade) da água, o valor de ; para o calor específico da água, o valor de ; para uma caloria, o valor de 4 joules.
Uma bússola é colocada sobre uma mesa horizontal, próxima a dois fios compridos, e , percorridos por correntes de mesma intensidade. Os fios estão dispostos perpendicularmente à mesa e a atravessam. Quando a bússola é colocada em P, sua agulha aponta na direção indicada. Em seguida, a bússola é colocada na posição 1 e depois na posição 2, ambas eqüidistantes dos fios. Nessas posições, a agulha da bússola indicará, respectivamente, as direções
[Figura: vista de cima da mesa. Os fios (à esquerda) e (à direita) estão sobre uma reta horizontal, cada um cercado por circunferências concêntricas. Um eixo y vertical, tracejado, passa no meio entre os fios; a posição 1 está nesse eixo, acima da reta dos fios, e a posição 2, abaixo, à mesma distância. O ponto P fica acima e à esquerda de , mais perto dele que de ; em P, a agulha (ponta preta) aponta para cima e para a direita, cerca de 60° acima da horizontal.]
a) [Figura: nas posições 1 e 2, a agulha na direção do eixo y, com a ponta preta para cima (+y) nas duas.]
b) [Figura: na posição 1, ponta preta para cima; na posição 2, ponta preta para baixo.]
c) [Figura: na posição 1, agulha horizontal com a ponta preta para a esquerda; na posição 2, horizontal com a ponta preta para a direita.]
d) [Figura: na posição 1, agulha horizontal com a ponta preta para a direita; na posição 2, horizontal com a ponta preta para a esquerda.]
e) [Figura: nas posições 1 e 2, agulha horizontal com a ponta preta para a esquerda.]
(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2007, 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: descobrir, pela agulha em P, os sentidos das correntes, e depois a direção do campo nas posições 1 e 2.
Passo 1 — o campo de um fio. O campo de um fio reto é tangente às circunferências em volta dele, com sentido dado pela regra da mão direita: corrente saindo da mesa, campo no sentido anti-horário (visto de cima); corrente entrando, horário. A intensidade cai com a distância ao fio. A ponta preta da agulha aponta no sentido do campo resultante.
Passo 2 — o sentido em . P está bem mais perto de , então o campo de domina. Em P, que fica acima e à esquerda de , a agulha aponta para cima e para a direita: é o sentido horário em volta de . Logo a corrente em entra na mesa.
Passo 3 — o sentido em . Só com , a agulha ficaria tangente à circunferência de , a cerca de 40° da horizontal. Na figura ela está mais em pé, a cerca de 60°: o campo de tem de somar um pedaço para cima. Em P, que está à direita de , campo para cima é o sentido anti-horário em volta de . Logo a corrente em sai da mesa: as correntes são opostas.
Passo 4 — as posições 1 e 2. São eqüidistantes dos fios, e as correntes têm a mesma intensidade: os dois campos têm o mesmo módulo. Na posição 1 (acima do meio), o campo de (anti-horário) aponta para cima e para a esquerda, e o de (horário) para cima e para a direita. As componentes horizontais se cancelam e as verticais se somam: campo para +y. Na posição 2 (abaixo do meio), o de aponta para cima e para a direita, e o de para cima e para a esquerda: de novo, campo para +y.
Nas duas posições a ponta preta aponta para +y: alternativa (A).
Por que não as outras: com correntes opostas, todo o eixo do meio tem campo na mesma direção e no mesmo sentido, perpendicular à reta dos fios; isso elimina (B), que inverte o sentido em 2, e as agulhas horizontais de (C), (D) e (E). Campo horizontal no eixo só apareceria com correntes de mesmo sentido.
⚠️ A armadilha: supor, sem conferir, que as correntes têm o mesmo sentido. Aí os campos verticais se cancelam no eixo e sobra campo horizontal, com sentidos opostos em 1 e 2, como em (C) ou (D). A agulha em P, que não é tangente à circunferência de , é a pista de que a corrente em é oposta.
A ideia em uma frase: no meio de dois fios com correntes opostas e iguais, os campos se somam na direção perpendicular à reta dos fios, sempre no mesmo sentido.
Resposta: alternativa A (para +y nas duas posições).
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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