UFRGS 2017 — questão 17 de Física
Enunciado em texto
A figura (i) abaixo esquematiza um tubo de raios catódicos. Nele, um feixe de elétrons é emitido pelo canhão eletrônico, é colimado no sistema de foco e incide sobre uma tela transparente que se ilumina no ponto de chegada. Um observador posicionado em frente ao tubo vê a imagem representada em (ii). Um ímã é então aproximado da tela, com velocidade constante e vertical, conforme mostrado em (iii).
[Figura (i): o tubo visto de lado: à esquerda, o canhão eletrônico e o sistema de foco; o feixe de elétrons segue em linha reta pelo eixo do tubo, da esquerda para a direita, até a tela, na extremidade larga, à direita. Figura (ii): a tela vista de frente, pelo observador: um quadrado com um ponto luminoso no centro. Figura (iii): a tela vista de frente, com quatro setas saindo do centro: 1 para cima, 2 para a direita, 3 para baixo e 4 para a esquerda. Abaixo da tela, um ímã em barra vertical, com o polo N em cima (voltado para a tela) e o polo S embaixo; ao lado do ímã, uma seta para cima indica que ele se aproxima da tela.]
Assinale a alternativa que descreve o comportamento do feixe após sofrer a influência do ímã.
(A) O feixe será desviado seguindo a seta 1.
(B) O feixe será desviado seguindo a seta 2.
(C) O feixe será desviado seguindo a seta 3.
(D) O feixe será desviado seguindo a seta 4.
(E) O feixe não será desviado.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2017, 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: para que lado o ponto luminoso se desloca quando o polo norte do ímã chega por baixo da tela.
Passo 1 — as direções, vistas pelo observador. O feixe sai do canhão e vai até a tela, em direção ao observador: a velocidade dos elétrons aponta para fora da tela, na direção de quem olha. O polo N está embaixo; as linhas de campo saem do polo norte, então perto da tela o campo aponta para cima.
Passo 2 — a força magnética. A força é . Pela regra da mão direita, primeiro para uma carga positiva: dedos apontando na velocidade (para fora da tela, para o observador), curvando-os para o campo (para cima), o polegar aponta para a esquerda de quem olha a tela.
Passo 3 — o elétron tem carga negativa. A força sobre ele tem o sentido oposto ao de uma carga positiva: para a direita do observador. O ponto luminoso se desloca para a direita, seguindo a seta 2.
Conferindo com eixos: x para a direita, y para cima, z para fora da tela (para o observador). Então , e . Com q negativa, a força fica no sentido : direita.
⚠️ As armadilhas: esquecer que o elétron é negativo, o que inverte a força e dá a seta 4 (alternativa D); ou achar que o ímã “puxa” o feixe para perto dele, seta 3 (alternativa C). A força magnética sobre uma carga em movimento é perpendicular ao campo, e não ao longo dele. Também não importa que o ímã esteja se movendo: o que desvia o feixe é o campo que ele cria.
A ideia em uma frase: a força magnética é perpendicular à velocidade e ao campo, e para o elétron ela tem o sentido contrário ao da regra da mão direita.
Resposta: alternativa B (seta 2).
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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