Santa Marcelina 2016 — questão 60 de Física

Gabarito AMagnetismo — campo de uma espira, força magnética e força elétrica que se anulamProcesso Seletivo Medicina · 1º semestre · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 60 de Física do Santa Marcelina 2016

Enunciado em texto

Uma partícula carregada com carga elétrica igual a 2 C movimenta-se em linha reta, passando por A e indo em direção a B, com velocidade constante.

O ponto P faz parte da reta que une A e B e é o centro da espira desenhada. No momento em que a partícula passa por P, ela sofre a ação de um campo elétrico perpendicular à reta que passa por A e por B. Ao mesmo tempo, a espira passa a ser percorrida por uma corrente elétrica, conforme indicado na figura.

[Figura: espira circular no plano do papel, com os terminais na parte de baixo. Uma reta horizontal tracejada vai de A (à esquerda) a B (à direita), passando pelo centro P da espira. Uma seta verde na parte de baixo e à direita da espira indica a corrente i subindo pelo lado direito, ou seja, a corrente circula no sentido anti-horário.]

Os dois eventos geram na carga que passa por P forças opostas que se anulam. Se a força magnética gerada na espira tem intensidade igual a 4×10−34 \times 10^{-3} N, é correto afirmar que a intensidade do campo elétrico é igual a __________ N/C e sua direção é voltada para __________ .

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do texto.

(A) 2×10−32 \times 10^{-3} – cima

(B) 8×1038 \times 10^{3} – baixo

(C) 4×1034 \times 10^{3} – baixo

(D) 4×10−34 \times 10^{-3} – cima

(E) 2×10−32 \times 10^{-3} – baixo

(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2016 (1º semestre) — FASM/Vunesp.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade Santa Marcelina (FASM) e à Fundação VUNESP.

Resolução comentada

O que a questão pede: o módulo e o sentido do campo elétrico que anula a força magnética sobre a carga em P.

Passo 1 — o módulo. As forças se anulam, então a força elétrica tem o mesmo módulo da magnética:

q E=Fm⇒E=4×10−32q\,E = F_m \Rightarrow E = \frac{4 \times 10^{-3}}{2}

E=2×10−3 N/CE = 2 \times 10^{-3}\ \text{N/C}

Passo 2 — o campo magnético em P. A corrente na espira circula no sentido anti-horário (sobe pelo lado direito). Pela regra da mão direita (dedos curvados no sentido da corrente, polegar dá o campo), o campo no centro aponta para fora do papel, na direção do leitor.

Passo 3 — a força magnética. A carga é positiva (2 C) e anda para a direita, de A para B. Com F⃗=q v⃗×B⃗\vec{F} = q\,\vec{v} \times \vec{B}, velocidade para a direita e campo saindo do papel, a força magnética aponta para baixo (regra da mão direita espalmada: dedos no sentido de B, polegar no de v, a palma empurra para baixo).

Passo 4 — o campo elétrico. A força elétrica tem de apontar para cima, para anular a magnética. Como a carga é positiva, a força elétrica tem o mesmo sentido do campo: o campo elétrico aponta para cima.

⚠️ A armadilha: dar ao campo elétrico o sentido da força magnética (para baixo, alternativa E). O campo elétrico tem de produzir a força oposta à magnética. Outra é multiplicar em vez de dividir pela carga: 4×10−3×2=8×10−34 \times 10^{-3} \times 2 = 8 \times 10^{-3}, ou usar a força como se fosse o campo: 4×10−34 \times 10^{-3} (alternativa D).

A ideia em uma frase: para a carga seguir reto, qE = F_m: o campo elétrico tem módulo F/q e empurra a carga no sentido oposto ao da força magnética.

Resposta: alternativa A (2×10−32 \times 10^{-3} N/C, para cima).

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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