UEM 2018 (Inverno, Conhecimentos Específicos) — questão 4 de Física

Enunciado em texto

Em 1785, Charles Augustin de Coulomb propôs a existência de uma força eletrostática $F_{el}$ para representar a interação entre duas cargas elétricas pontuais. Também propôs a existência de uma força magnetostática $F_{mag}$ para representar a interação entre ímãs, em cujas extremidades estariam localizados polos magnéticos. Ele considerava a força eletrostática atrativa no caso de uma interação entre cargas elétricas de natureza diferente (carga positiva com carga negativa); e considerava a força eletrostática repulsiva no caso de uma interação entre cargas elétricas de mesma natureza (carga positiva com carga positiva ou carga negativa com carga negativa). Analogamente, Coulomb considerava a força magnetostática atrativa no caso de uma interação entre polos de natureza diferente (polo norte com polo sul); e considerava a força magnetostática repulsiva no caso de uma interação entre polos de mesma natureza (polo norte com polo norte ou polo sul com polo sul). Nesse contexto, suponha que a intensidade da força eletrostática e a intensidade da força magnetostática possam ser representadas, respectivamente, por:

$$F_{el} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}$$

$$F_{mag} = \frac{\mu_0}{4\pi}\frac{p_1 p_2}{r^2}$$

sendo:

$q_1$: carga elétrica do corpo eletrizado 1;

$q_2$: carga elétrica do corpo eletrizado 2;

$p_1$: intensidade de polo magnético do ímã 1;

$p_2$: intensidade de polo magnético do ímã 2;

$\varepsilon_0$: permissividade elétrica do vácuo;

$\mu_0$: permeabilidade magnética do vácuo;

$r$: distância entre as cargas elétricas pontuais ou distância entre as extremidades de dois ímãs.

Nesse contexto e sabendo que c representa a velocidade da luz no vácuo, assinale o que for correto.

(01) Embora Coulomb tenha estabelecido uma interação entre o polo de um ímã e o polo de outro ímã, não se tem conhecimento sobre a existência de polos magnéticos isolados.

(02) Por meio de análise dimensional da equação fornecida para a intensidade da força magnetostática, conclui-se que, no Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida de intensidade de polo magnético pode ser expressa por $C\,\frac{m}{s}$.

(04) Sendo $v_1$ e $v_2$ as respectivas velocidades das cargas $q_1$ e $q_2$, a igualdade $\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{p_1 p_2}{r^2} = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0 c^2}\frac{q_1 v_1 q_2 v_2}{r^2}$ está dimensionalmente correta.

(08) As unidades de medida das grandezas envolvidas na força magnetostática são consistentes com a possibilidade de os efeitos magnéticos serem devidos a cargas elétricas em movimento dentro dos ímãs.

(16) A igualdade $c = \frac{1}{\varepsilon_0\mu_0}$ está dimensionalmente correta.

(Enunciado: 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).