UEM 2018 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 1 de Física

Enunciado em texto

Considere uma haste metálica, livre para se movimentar, apoiada sobre um fio condutor metálico fixo dobrado em forma de U. Esse conjunto forma uma espira retangular, cuja área varia conforme o deslocamento da haste. Considere que essa espira assim formada está imersa em uma região onde existe um campo magnético uniforme $\vec{B}$, que entra perpendicularmente no plano dessa espira, devido à presença de um ímã. Leve em conta também que a espira está em um plano paralelo à vertical e considere um pequeno intervalo de tempo imediatamente após a haste metálica ser colocada em movimento para a direita com velocidade $\vec{v}$, aumentando dessa forma a área da espira. Assinale o que for correto.

[Figura: região coberta de símbolos “×” (campo $\vec{B}$ entrando no plano do papel). Um fio em forma de U, com o lado fechado à esquerda e os dois trilhos horizontais (superior e inferior) estendendo-se para a direita. Uma haste vertical, apoiada sobre os dois trilhos, tem uma seta horizontal $\vec{v}$ apontando para a direita.]

Fonte: LABAS, M. Uma proposta de abordagem histórico-experimental da lei de indução eletromagnética de Faraday à luz da teoria da aprendizagem significativa. Ponta Grossa, 2016. Dissertação (Mestrado). Departamento de Física – Programa de Pós-graduação em Ensino da Universidade Estadual de Ponta Grossa, p. 136.

(01) Para um observador em repouso em relação ao ímã, elétrons livres no interior da haste começam a se movimentar junto com ela para a direita e, consequentemente, passam a sofrer a ação de uma força magnética vertical para baixo devido à presença do campo magnético, dando origem a um movimento de elétrons livres no sentido horário.

(02) Para um observador em repouso em relação à haste, deve-se considerar a existência de um campo elétrico induzido nessa haste devido à ação do ímã em movimento para a esquerda com velocidade $-\vec{v}$, de modo que os elétrons livres passam a sofrer a ação de uma força elétrica vertical para baixo, dando origem a um movimento de elétrons livres no sentido horário.

(04) De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, quando a haste se desloca para a direita, ocorre um aumento do fluxo de campo magnético através da espira, dando origem a uma força eletromotriz que, por sua vez, dá origem a uma corrente elétrica induzida no sentido anti-horário.

(08) De acordo com a lei de Lenz, se a haste se movimentasse para a esquerda, então não surgiria uma corrente elétrica induzida na espira.

(16) De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, se o campo magnético no qual a espira está imersa for gerado por um dispositivo que o faça variar no tempo, então surgirá uma corrente elétrica induzida na espira, mesmo que a haste permaneça em repouso em relação ao fio condutor em forma de U.

(Enunciado e figura: Vestibular UEM 2018 (Inverno), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).