Santa Marcelina 2022 (2º semestre) — questão 59 de Física

Gabarito AEletrodinâmica — segunda lei de Ohm: bitola e comprimento do fioProcesso Seletivo Medicina · 2º semestre · Conhecimentos Gerais
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 59 de Física do Santa Marcelina 2022 (2º semestre)

Enunciado em texto

Um dos fatores fundamentais a serem observados quando se vai dimensionar uma instalação elétrica é a bitola dos condutores utilizados, definida como sendo o diâmetro da secção transversal desses condutores. O uso de uma bitola inferior à ideal pode sobrecarregar o sistema e provocar acidentes.

[Foto: fio elétrico com isolamento preto, com a ponta de cobre exposta; o diâmetro do cobre está indicado como “Bitola”.]

Considere que dois pedaços de fios sólidos de cobre, I e II, tenham formato cilíndrico e que a bitola do fio II seja o dobro da bitola fio I.

Sendo LIL_I e LIIL_{II} os comprimentos desses pedaços de fio, para que ambos apresentem a mesma resistência elétrica, é necessário que:

(A) LII=4 LIL_{II} = 4\,L_I

(B) LII=14LIL_{II} = \frac{1}{4}L_I

(C) LII=12LIL_{II} = \frac{1}{2}L_I

(D) LII=2 LIL_{II} = 2\,L_I

(E) LII=8 LIL_{II} = 8\,L_I

(Enunciado e figura: Vestibular Santa Marcelina 2022 (2º 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: a relação entre os comprimentos para que os dois fios tenham a mesma resistência.

Passo 1 — segunda lei de Ohm. Para um fio de resistividade ρ, comprimento L e área de seção A:

R=ρ LAR = \frac{\rho\,L}{A}

Passo 2 — a área do fio II. A área do círculo vai com o quadrado do diâmetro: diâmetro dobrado, área quadruplicada: AII=4AIA_{II} = 4A_I.

Passo 3 — igualando as resistências. Mesmo material (mesmo ρ):

LIAI=LII4AI⇒LII=4 LI\frac{L_I}{A_I} = \frac{L_{II}}{4A_I} \Rightarrow L_{II} = 4\,L_I

⚠️ A armadilha: achar que dobrar a bitola dobra a área e marcar LII=2LIL_{II} = 2L_I (alternativa D). A área depende do diâmetro ao quadrado.

A ideia em uma frase: a resistência é proporcional a L/d²: fio com o dobro do diâmetro precisa ser 4 vezes mais comprido para ter a mesma resistência.

Resposta: alternativa A (LII=4 LIL_{II} = 4\,L_I).

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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