UFRGS 2016 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
Observe a figura abaixo que representa um anel condutor que cai verticalmente na direção de um fio fixo que conduz uma corrente elétrica i.
[Figura: um anel circular acima de um fio horizontal longo (extremidades tracejadas); ao lado do anel, uma seta vertical para baixo indica que ele cai em direção ao fio. Sob o fio, uma seta para a esquerda indica o sentido da corrente i.]
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.
Considerando que o plano do anel e o fio são coplanares, conforme representa a figura, a corrente elétrica induzida no anel terá sentido ........ e a força magnética resultante sobre ela ........ .
(A) horário – aponta para o topo da página
(B) horário – aponta para o pé da página
(C) anti-horário – aponta para o topo da página
(D) anti-horário – aponta para o pé da página
(E) anti-horário – será nula
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2016, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o sentido da corrente induzida no anel e o sentido da força magnética resultante sobre ele.
Passo 1 — o campo do fio onde está o anel. Pela regra da mão direita (polegar no sentido da corrente, para a esquerda), as linhas de campo envolvem o fio; acima dele, o campo entra na página. E a intensidade cai com a distância:
Passo 2 — o fluxo aumenta. Ao cair, o anel se aproxima do fio, onde o campo é mais forte: o fluxo magnético para dentro da página, através do anel, aumenta.
Passo 3 — Lenz: a corrente induzida. A corrente induzida surge para se opor a esse aumento, criando dentro do anel um campo saindo da página. Corrente que cria campo saindo da página no seu interior circula no sentido anti-horário.
Passo 4 — a força resultante. A lei de Lenz também diz que o efeito se opõe à causa: a causa é a aproximação, então a força freia o anel e aponta para cima (o topo da página). Conferindo pela força em cada trecho: no anti-horário, a parte de baixo do anel tem corrente para a direita; com o campo entrando na página, a força ali é para cima. Na parte de cima a corrente é para a esquerda e a força é para baixo, mas lá o campo é mais fraco (mais longe do fio). As forças nos lados se cancelam. Sobra uma resultante para cima.
⚠️ A armadilha: achar que, como as forças nas partes de cima e de baixo têm sentidos opostos, elas se cancelam (alternativa E). Isso só aconteceria num campo uniforme; o campo do fio é mais forte na parte de baixo do anel.
A ideia em uma frase: o anel que se aproxima do fio sente o fluxo crescer, responde com corrente anti-horária e é freado por uma força para cima.
Resposta: alternativa C (anti-horário – aponta para o topo da página).
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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