UFRGS 2020 — questão 18 de Física
Enunciado em texto
A figura representa um ímã suspenso verticalmente ao longo do eixo de uma bobina ligada a um galvanômetro.
[Figura: um ímã em barra, vertical, preso a um suporte, com o polo S em cima e o polo N embaixo, acima de uma bobina horizontal. A bobina está ligada a um galvanômetro (escala em mA de −10 a +10, com o zero no meio), com o ponteiro em 0.]
A deflexão do ponteiro do galvanômetro para direita/esquerda indica que a corrente elétrica fluindo na espira, vista desde o ponto de suspensão do ímã, tem sentido horário/anti-horário.
Em t = 0, o ímã é liberado e cai. Considere três instantes de queda, (1), (2) e (3), mostrados abaixo.
[Figura: (1) o ímã caindo (seta para baixo), com o polo N já entrando por cima da bobina; (2) o ímã no meio da bobina, atravessando-a; (3) o ímã já saindo por baixo da bobina, com o polo S ainda na altura da parte de baixo da bobina e o polo N abaixo dela, ainda caindo.]
Escolha a alternativa que indica, aproximadamente, a posição do ponteiro do galvanômetro nos instantes mostrados acima.
(A) [(1) ponteiro inclinado para a esquerda (lado −10); (2) ponteiro em 0; (3) ponteiro inclinado para a direita (lado +10).]
(B) [(1) ponteiro levemente inclinado para a esquerda; (2) ponteiro em 0; (3) ponteiro bem inclinado para a esquerda, perto de −10.]
(C) [(1) ponteiro levemente inclinado para a direita; (2) ponteiro mais inclinado para a direita; (3) ponteiro bem inclinado para a direita, perto de +10.]
(D) [(1) ponteiro levemente inclinado para a direita; (2) ponteiro em 0; (3) ponteiro bem inclinado para a esquerda, perto de −10.]
(E) [(1) ponteiro bem inclinado para a esquerda, perto de −10; (2) ponteiro menos inclinado para a esquerda; (3) ponteiro levemente inclinado para a esquerda.]
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2020, 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 (e, de modo aproximado, a existência) da corrente induzida em três momentos da queda do ímã.
Passo 1 — a lei de Lenz. A corrente induzida aparece sempre que o fluxo magnético na bobina varia, e tem o sentido que se opõe a essa variação. Na prática: a bobina tenta frear o ímã — repele quando ele chega e atrai quando ele vai embora.
Instante (1) — o polo N se aproxima por cima. A bobina repele: a face de cima vira um polo N, com campo induzido apontando para cima dentro da bobina. Visto de cima (do ponto de suspensão), um campo saindo em direção ao observador corresponde a corrente anti-horária → ponteiro para a esquerda.
Instante (2) — o ímã no meio da bobina. O fluxo está no máximo e, por um instante, praticamente não varia: corrente ≈ 0 → ponteiro em zero.
Instante (3) — o polo S se afasta por baixo. A bobina tenta segurar o ímã, atraindo o polo S: a face de baixo vira um polo N, com campo induzido apontando para baixo dentro da bobina. Visto de cima, campo entrando, para longe do observador → corrente horária → ponteiro para a direita.
Sequência: esquerda, zero, direita — alternativa (A). (Como o ímã cai cada vez mais rápido, em (3) o fluxo varia mais depressa e a deflexão tende a ser um pouco maior.)
Conferindo pelo fluxo: o campo do ímã atravessa a bobina sempre para baixo (sai do N, que está embaixo do ímã). Em (1), esse fluxo para baixo aumenta, e a bobina cria campo para cima; em (3), ele diminui, e a bobina cria campo para baixo. Sentidos opostos nos dois instantes.
⚠️ A armadilha: achar que a corrente tem sempre o mesmo sentido, já que o ímã sempre cai para baixo — (B), (C) e (E). Ao chegar e ao sair, a variação do fluxo tem sinais opostos, e a corrente inverte.
A ideia em uma frase: a corrente induzida se opõe à variação do fluxo: a bobina repele o ímã que chega e atrai o que sai, e por isso a corrente troca de sentido.
Resposta: alternativa A.
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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