FUVEST 2009 — questão 90 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 $10\ \text{m/s}^2$; para a massa específica (densidade) da água, o valor de $1000\ \text{kg/m}^3 = 1\ \text{g/cm}^3$; para o calor específico da água, o valor de $1{,}0\ \text{cal/(g °C)}$; para uma caloria, o valor de 4 joules.

Em uma experiência, um longo fio de cobre foi enrolado, formando dois conjuntos de espiras, $E_1$ e $E_2$, ligados entre si e mantidos muito distantes um do outro. Em um dos conjuntos, $E_2$, foi colocada uma bússola, com a agulha apontando para o Norte, na direção perpendicular ao eixo das espiras.

[Figura: à esquerda, um ímã (S à esquerda, N à direita) com uma seta dupla indicando que ele se move para perto e para longe do conjunto de espiras $E_1$, ao longo do eixo. Um fio longo liga $E_1$ ao conjunto $E_2$, à direita, dentro do qual está a bússola (ampliada ao lado, com a agulha apontando para o Norte).]

A experiência consistiu em investigar possíveis efeitos sobre essa bússola, causados por um ímã, que é movimentado ao longo do eixo do conjunto de espiras $E_1$.

Foram analisadas três situações:

I. Enquanto o ímã é empurrado para o centro do conjunto das espiras $E_1$.

II. Quando o ímã é mantido parado no centro do conjunto das espiras $E_1$.

III. Enquanto o ímã é puxado, do centro das espiras $E_1$, retornando a sua posição inicial.

Um possível resultado a ser observado, quanto à posição da agulha da bússola, nas três situações dessa experiência, poderia ser representado por

[Tabela de bússolas. Na coluna “situação inicial — ímã muito afastado”, em todas as linhas a agulha aponta para o Norte (ponta escura para cima). As outras colunas são “situação I — ímã sendo empurrado”, “situação II — ímã parado dentro” e “situação III — ímã sendo puxado”.]

a) [I: ponta escura desviada para cima e para a esquerda; II: ponta escura para o Norte; III: ponta escura desviada para cima e para a direita.]

b) [I: ponta escura desviada para cima e para a esquerda; II: ponta escura para o Norte; III: ponta escura desviada para cima e para a esquerda.]

c) [I: ponta escura para o Norte; II: agulha invertida, ponta escura para baixo; III: ponta escura desviada para cima e para a direita.]

d) [I: ponta escura desviada para cima e para a esquerda; II: agulha invertida, ponta escura para baixo; III: ponta escura desviada para cima e para a esquerda.]

e) [I: ponta escura desviada para cima e para a esquerda; II: agulha invertida, ponta escura para baixo; III: ponta escura desviada para cima e para a direita.]

Quadro: O eixo do conjunto de espiras $E_2$ tem direção leste-oeste.

(Enunciado e figura: Vestibular FUVEST 2009, 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.