PUC-Campinas 2023 — questão 30 de Física
Enunciado em texto
A figura mostra uma espira quadrada de lados iguais a 20 cm e vértices R, S, T e U, que é percorrida por uma corrente elétrica de intensidade igual a 0,50 A e que está imersa em um campo magnético uniforme, de intensidade 2,0 T e de direção paralela ao plano da espira.
[Figura: linhas de campo verticais, paralelas, com setas apontando para baixo, e a indicação à esquerda. A espira quadrada está no plano da folha: R no canto superior esquerdo, S no superior direito, T no inferior direito e U no inferior esquerdo. O lado RS é horizontal (no alto) e o lado ST é vertical (à direita), paralelo às linhas de campo. No meio do lado esquerdo (UR) há a interrupção com os dois terminais de ligação da espira.]
Nessa situação, as intensidades das forças magnéticas que atuam sobre os lados RS e ST da espira são, respectivamente,
(A) zero e 0,40 N.
(B) 0,40 N e zero.
(C) 0,20 N e 0,40 N.
(D) 0,20 N e 0,20 N.
(E) 0,20 N e zero.
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-Campinas 2023, Prova Geral de Medicina — PUC-Campinas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas).
Resolução comentada
O que a questão pede: a força magnética no lado de cima (RS) e no lado direito (ST) da espira.
Passo 1 — a fórmula. Sobre um fio retilíneo de comprimento , com corrente , num campo uniforme , a força magnética vale , em que θ é o ângulo entre o fio e o campo. Quem decide tudo aqui é esse ângulo.
Passo 2 — lado RS. RS é horizontal e o campo é vertical: θ = 90°, sen θ = 1. Com cm m:
Passo 3 — lado ST. ST é vertical, paralelo às linhas de campo: θ = 0° ou 180°, sen θ = 0. Logo, a força é nula, qualquer que seja o sentido da corrente.
Conferindo o quadro todo: o lado UT, também perpendicular ao campo, recebe força de 0,20 N, oposta à de RS (a corrente lá tem sentido contrário). Essas duas forças são perpendiculares ao plano da espira e formam um binário: a espira tende a girar em torno de um eixo vertical, e é esse o princípio do motor elétrico.
⚠️ A armadilha: achar que o lado “alinhado” com o campo é o que sente a força maior. É o contrário: força magnética é máxima com fio perpendicular ao campo e zero com fio paralelo. Outra escorregada é usar 20 em vez de 0,20 m no comprimento.
A ideia em uma frase: F = B i L sen θ: fio perpendicular ao campo sente força máxima; fio paralelo ao campo não sente força nenhuma.
Resposta: alternativa E (0,20 N e zero).
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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