UFSC 2024 — questão 29 de Física
Enunciado em texto
Nos motores contemporâneos movidos a gasolina/álcool e diesel, o combustível é injetado diretamente nos cilindros do motor. A técnica de injeção permite uma localização mais específica e maior volume de combustível.
A unidade de injeção de combustível inclui uma seção fixa, formada por um cilindro que aloja uma bobina. Dentro desse cilindro, há uma pequena abertura em que se vê a saída da válvula. Uma mola mantém a haste ferromagnética na posição fechada, bloqueando a abertura de saída.
O combustível é armazenado sob alta pressão nessa unidade de injeção, variando entre 2 a 4 atm. Quando um pulso elétrico é aplicado à bobina, um campo magnético é gerado, o que faz com que a haste seja elevada, abrindo as aberturas de saída. Isso permite que o combustível seja liberado e vá diretamente para o cilindro do motor. Todo esse processo ocorre em milésimos de segundo.
[Figura: corte de um bico injetor: no alto, o conector elétrico e a entrada de combustível; no corpo, a bobina envolvendo a haste ferromagnética; abaixo, a mola, a válvula de esfera e o anel de vedação (O-Ring); na ponta, o jato de combustível em forma de cone.]
Figura disponível em: https://cursosonline.mte-thomson.com.br/unit/aula-13-valvula-injetora.
Sobre o assunto, é correto afirmar que:
(01) a intensidade do campo magnético gerado na bobina é diretamente proporcional ao número de espiras da bobina.
(02) uma bobina com 60 espiras por metro, no vácuo, cria um campo magnético de quando percorrida por uma corrente de 3,0 A.
(04) o sentido do campo magnético criado no interior da bobina é verificado por meio da regra da mão esquerda.
(08) o sentido da corrente elétrica na bobina é importante para o funcionamento do bico injetor.
(16) se a haste ferromagnética do sistema for substituída por uma haste de alumínio, o sistema continuará funcionando.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2024 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: aplicar a fórmula do campo no interior de uma bobina longa (solenoide) e entender como ela levanta a haste.
A fórmula (formulário da prova), com T·m/A:
(01) Verdadeira. Para a mesma corrente e o mesmo comprimento, B é proporcional a N: dobrando as espiras, dobra o campo.
(02) Verdadeira. Com espiras/m e A:
(04) Falsa. O sentido do campo de uma corrente se acha pela regra da mão direita (polegar na corrente, dedos dobrados dão o campo; ou, no solenoide, dedos na corrente e polegar no campo).
(08) Falsa. A haste ferromagnética é atraída pela bobina qualquer que seja o sentido do campo: ela se magnetiza alinhada com o campo e é puxada para a região de campo mais intenso. Invertendo a corrente, o campo inverte, a magnetização da haste também, e a atração continua.
(16) Falsa. O alumínio não é ferromagnético: praticamente não se magnetiza e não seria puxado pela bobina. A válvula não abriria.
⚠️ A armadilha: a (08). Ímã atrai ferro pelos dois polos; por isso o sentido da corrente é indiferente para atrair a haste.
A ideia em uma frase: no solenoide, B = μ(N/L)i; e um material ferromagnético é sempre atraído para o campo, qualquer que seja o seu sentido.
Resposta: soma 03 (01 + 02).
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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