PUC-SP 2019 — questão 15 de Física
Enunciado em texto
Quando necessário, adote os valores da tabela:
• módulo da aceleração da gravidade: • calor específico da água: • densidade da água: • • • 1cal = 4,0 J
Quando variamos a intensidade do fluxo magnético(ϕ) em função do tempo(t), através de um circuito fechado, aparece nesse circuito, uma força eletromotriz induzida(ε), que origina uma corrente elétrica. Esse fenômeno é conhecido como indução eletromagnética. Num experimento, a taxa de variação da intensidade do fluxo magnético, em função do tempo, em uma espira condutora, está representada no gráfico abaixo.
[Gráfico: Φ (Wb) × t (s), de 0 a 11 s. Φ vale 0 de 0 a 1 s; sobe em linha reta até 0,5 em 2 s; fica em 0,5 até 3 s; desce até 0 em 4 s; fica em 0 até 5 s; desce até −0,5 em 6 s; fica em −0,5 até 7 s; sobe até 0 em 8 s; fica em 0 até 9 s; sobe até 0,5 em 10 s; desce até 0 em 11 s.]
Assinale o gráfico que representa força eletromotriz induzida(ε) em função do tempo(t):
(A) [Gráfico: ε (V) × t (s); ε = +0,5 de 1 a 2 s e de 3 a 4 s; ε = −0,5 de 5 a 6 s e de 7 a 8 s; ε = +0,5 de 9 a 11 s; zero nos demais intervalos.]
(B) [Gráfico: ε (V) × t (s); ε = +0,5 de 1 a 2 s; −0,5 de 3 a 4 s; −0,5 de 5 a 6 s; +0,5 de 7 a 8 s; +0,5 de 9 a 10 s; −0,5 de 10 a 11 s; zero nos demais intervalos.]
(C) [Gráfico: ε (V) × t (s); ε = +0,5 de 0 a 1 s e de 2 a 3 s; −0,5 de 4 a 5 s; +0,5 de 6 a 7 s e de 8 a 9 s; −0,5 de 9 a 10 s; +0,5 de 10 a 11 s; zero nos demais intervalos.]
(D) [Gráfico: ε (V) × t (s); ε = −0,5 de 1 a 2 s; +0,5 de 3 a 4 s; +0,5 de 5 a 6 s; −0,5 de 7 a 8 s; −0,5 de 9 a 10 s; +0,5 de 10 a 11 s; zero nos demais intervalos.]
(Enunciado e figura: Vestibular PUC-SP 2019 — PUC-SP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de São Paulo (PUC-SP).
Resolução comentada
O que a questão pede: o gráfico da fem induzida que corresponde ao gráfico do fluxo.
Passo 1 — a lei de Faraday-Lenz. A fem é a taxa de variação do fluxo, com sinal trocado (o sinal de menos é a lei de Lenz: a corrente induzida se opõe à variação):
Passo 2 — trecho por trecho. Cada rampa do gráfico muda o fluxo em 0,5 Wb em 1 s, ou seja, Wb/s. Onde o fluxo é constante, ε = 0.
• 1–2 s: Φ sobe → ε = −0,5 V;
• 3–4 s: Φ desce → ε = +0,5 V;
• 5–6 s: Φ desce → ε = +0,5 V;
• 7–8 s: Φ sobe → ε = −0,5 V;
• 9–10 s: Φ sobe → ε = −0,5 V;
• 10–11 s: Φ desce → ε = +0,5 V.
Passo 3 — comparar. Essa é exatamente a sequência do gráfico (D).
Por que não as outras: (B) é o gráfico de sem o sinal de menos, ou seja, o oposto de (D) em cada trecho; (A) e (C) não acompanham nem os intervalos em que o fluxo varia.
⚠️ A armadilha: esquecer a lei de Lenz e marcar (B), que copia a inclinação do gráfico do fluxo. A fem induzida tem o sinal oposto ao da variação do fluxo.
A ideia em uma frase: fem induzida = −ΔΦ/Δt: fluxo constante não induz nada, fluxo subindo dá fem negativa, fluxo descendo dá fem positiva.
Resposta: alternativa D.
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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