OBF 2024 (1ª fase, Nível III) — questão 9 de Física
Enunciado em texto
Quando uma corrente contínua percorre uma mola helicoidal, o campo magnético gerado em uma espira interage com as correntes presentes nas espiras vizinhas. O efeito preponderante combinado dessas interações entre as espiras produz:
(a) contração da mola.
(b) alongamento da mola.
(c) aquecimento da mola.
(d) rotação da mola no sentido da helicoidal.
(e) rotação da mola no sentido oposto ao da helicoidal.
(Enunciado: Olimpíada Brasileira de Física 2024, 1ª fase, Nível III — SBF.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Sociedade Brasileira de Física (SBF), Olimpíada Brasileira de Física.
Resolução comentada
O que a questão pede: o efeito das forças magnéticas que as espiras da mola fazem umas nas outras.
Passo 1 — como estão as correntes. A mola é um fio enrolado em hélice: a corrente percorre todas as voltas no mesmo sentido de giro. Duas espiras vizinhas são como dois anéis lado a lado, quase paralelos, com correntes no mesmo sentido.
Passo 2 — correntes paralelas de mesmo sentido se atraem. O campo criado por uma espira, na posição da vizinha, faz sobre a corrente dela uma força (regra da mão direita) que aponta para a primeira espira. É o mesmo resultado clássico de dois fios paralelos com correntes no mesmo sentido: atração. Outro jeito de ver: cada espira é um pequeno ímã, e todos estão alinhados com o polo norte de um encostado no polo sul do próximo.
Passo 3 — o efeito na mola. Cada espira puxa as vizinhas para perto: a mola se encolhe ao longo do eixo, até a força elástica equilibrar a atração magnética.
Por que não as outras: (B) seria o caso de correntes opostas em espiras vizinhas, que se repelem; (C) o aquecimento existe (efeito Joule), mas vem da resistência do fio, não da interação magnética entre as espiras, que é o que a pergunta pede; (D) e (E): as forças entre as espiras são ao longo do eixo e se anulam na direção de giro, então não há torque que faça a mola girar.
⚠️ A armadilha: a (C). É verdade que a mola esquenta, mas isso não tem nada a ver com o campo de uma espira agindo nas outras.
A ideia em uma frase: correntes paralelas no mesmo sentido se atraem; numa mola percorrida por corrente, as espiras se puxam e a mola encolhe.
Resposta: alternativa A (contração da mola).
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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