Santa Casa 2021 — questão 69 de Física
Enunciado em texto
A figura representa uma partícula eletrizada que se desloca horizontalmente com movimento retilíneo e velocidade constante. Em certo instante, ela penetra na região demarcada pelo quadrado, na qual existe um campo magnético uniforme de direção vertical e sentido para cima (perpendicular ao plano e apontando para o leitor), que a faz descrever a trajetória mostrada.
[Figura: um quadrado; no canto superior direito, o símbolo ⊙ com a legenda (campo saindo do plano, para o leitor). A partícula chega pela esquerda com velocidade para a direita, entra no quadrado pela metade de baixo e descreve uma semicircunferência que se curva para cima (para o alto da figura), com uma seta no meio do arco indicando o sentido, saindo pelo mesmo lado esquerdo, mais acima, movendo-se para a esquerda.]
Para que essa partícula continuasse em movimento retilíneo com velocidade constante, na região em que atua o campo magnético, deveria existir um campo elétrico, também uniforme, de direção
(A) horizontal, perpendicular à direção da velocidade inicial da partícula e de sentido oposto ao lado para o qual a partícula foi desviada.
(B) horizontal e de mesmo sentido da velocidade inicial da partícula.
(C) perpendicular ao plano do quadrado e de sentido oposto ao sentido do campo magnético.
(D) perpendicular ao plano do quadrado e de mesmo sentido que o do campo magnético.
(E) horizontal, perpendicular à direção da velocidade inicial da partícula e de sentido para o lado para o qual a partícula foi desviada.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2021, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a orientação de um campo elétrico que anule a força magnética, deixando a partícula seguir em linha reta.
Passo 1 — a orientação dos planos. O campo magnético é vertical e sai do papel. Logo o plano do quadrado é horizontal (é como se olhássemos de cima): “para cima na figura” é uma direção horizontal, perpendicular à velocidade inicial.
Passo 2 — a força magnética e o sinal da carga. A partícula se curva para o alto da figura, então a força magnética aponta para esse lado (para o centro do arco). Pela regra da mão direita, com para a direita e saindo do papel, o vetor aponta para baixo na figura:
Como a força aponta para cima, contrária a , a carga é negativa.
Passo 3 — o campo elétrico. A força elétrica tem de ser igual e oposta à magnética, ou seja, apontar para baixo na figura. Como a carga é negativa, a força elétrica tem sentido oposto ao do campo: o campo elétrico aponta para cima na figura, para o lado em que a partícula foi desviada. Em módulo, , ou seja, .
Atalho que não depende do sinal da carga: a condição para não desviar é
Como aponta para baixo na figura, aponta para cima: para o lado do desvio.
Por que não as outras: (B) um campo na direção da velocidade daria força ao longo do movimento: a partícula aceleraria ou frearia, sem anular o desvio. (C) e (D) um campo paralelo a daria força perpendicular ao plano, também incapaz de cancelar uma força que está no plano.
⚠️ A armadilha: a alternativa A. Ela acerta a direção da força elétrica (oposta ao desvio), mas a carga é negativa, e então o campo tem o sentido contrário ao da força.
A ideia em uma frase: para a carga passar reto, E = −v × B — e numa carga negativa a força elétrica é oposta ao campo, então o campo aponta para o lado do desvio.
Resposta: alternativa E.
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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