ITA 2015 — questão 5 de Física
Enunciado em texto
Constantes dadas na prova: Constante dos gases: . Pressão atmosférica ao nível do mar: . Massa molecular do u. Calor latente do gelo: 80 cal/g. Calor específico do gelo: 0,5 cal/(g·K). 1 cal = erg. Aceleração da gravidade: .
Considere as seguintes proposições sobre campos magnéticos:
I. Em um ponto no espaço, a intensidade do campo magnético produzido por uma carga puntiforme que se movimenta com velocidade constante ao longo de uma reta só depende da distância entre e a reta.
II. Ao se aproximar um ímã de uma porção de limalha de ferro, esta se movimenta porque o campo magnético do ímã realiza trabalho sobre ela.
III. Dois fios paralelos por onde passam correntes uniformes num mesmo sentido se atraem.
Então,
A) apenas I é correta.
B) apenas II é correta.
C) apenas III é correta.
D) todas são corretas.
E) todas são erradas.
(Enunciado: Vestibular ITA 2015, prova de Física — ITA.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar três afirmações sobre campo magnético.
I. Falsa. O campo de uma carga em movimento (lei de Biot-Savart para uma carga) é
em que r é a distância da carga até P e φ o ângulo entre a velocidade e a reta carga–P. Como a carga anda, r e φ mudam com o tempo: o campo em P é fraco quando a carga está longe e máximo quando ela passa pelo ponto da reta mais próximo de P. Não depende só da distância de P à reta.
II. Falsa. A força magnética sobre uma carga, , é sempre perpendicular à velocidade, e por isso não realiza trabalho. É essa a ideia cobrada aqui. (O assunto tem sutilezas: a energia cinética que a limalha ganha sai da energia armazenada no campo do sistema ímã + limalha. Mas dizer que “o campo realiza trabalho” contraria o princípio de que a força magnética não trabalha.)
III. Verdadeira. Cada fio fica no campo magnético do outro. Com correntes no mesmo sentido, a força de um fio sobre o outro é de atração; com sentidos opostos, de repulsão.
⚠️ A armadilha: a II. A limalha de fato se move e ganha energia, e isso induz a pensar que a força magnética trabalhou. Mas a força magnética é sempre perpendicular à velocidade das cargas.
A ideia em uma frase: correntes paralelas no mesmo sentido se atraem; a força magnética não realiza trabalho; e o campo de uma carga em movimento depende de onde ela está a cada instante.
Resposta: alternativa C (apenas III é correta).
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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