UFU 2021-2 (Medicina) — questão 24 de Física
Enunciado em texto
Em 1828, Peter Barlow apresentou uma montagem com uma espécie de motor elétrico rudimentar, conhecido por roda de Barlow, representado de modo simplificado na figura abaixo.
[Figura: uma roda metálica circular, presa pelo eixo E, no centro. Um ímã em forma de bloco (letra N junto à face de cima, letra S junto à face da esquerda) fica, à frente da roda, na região entre o eixo e a borda inferior, apoiado num suporte em L ligado à terra. A borda inferior da roda mergulha num recipiente com “solução condutora”. Uma bateria, à direita, está ligada por um fio à solução condutora e por outro fio ao eixo E (trecho pontilhado). Setas indicam o sentido da corrente i: no fio de baixo, da bateria para a solução; no fio de cima, do eixo para a bateria.]
Trata-se de uma roda metálica presa pelo eixo E, que lhe permite girar livremente. A parte inferior dessa roda passa por uma solução condutora de eletricidade. Um ímã é preso a um suporte de tal forma que fica posicionado próximo à roda, conforme representado na figura. A roda gira quando uma fonte fornece uma corrente elétrica (i) que adentra a solução condutora, sobe pela roda metálica e sai pelo seu eixo.
Sobre essa situação, são feitas as seguintes afirmações.
I. Quando a corrente elétrica percorre a roda metálica, ela interage com o campo magnético do ímã.
II. O que faz a roda girar é o torque gerado pela força elétrica, que é criado devido ao fluxo de elétrons que passa através da roda.
III. Uma mudança no sentido da corrente elétrica não interferirá no sentido de rotação da roda metálica.
IV. Se os polos do ímã forem invertidos, haverá inversão no sentido de rotação da roda metálica.
Assinale a alternativa que apresenta as afirmativas corretas.
A) Apenas I e II.
B) Apenas II e III.
C) Apenas I e IV.
D) Apenas III e IV.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2021-2 (Medicina, prova de 28/08/2021), 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar quatro afirmações sobre o funcionamento da roda de Barlow.
Passo 1 — o mecanismo. A corrente sobe pela roda, da solução (embaixo) até o eixo, passando justamente pela região onde está o campo magnético do ímã. Um condutor com corrente dentro de um campo magnético sofre a força magnética:
Essa força é perpendicular à corrente e ao campo. Na roda de Barlow, o campo do ímã atravessa o disco (perpendicular ao plano da roda) e a corrente corre ao longo de um raio; força perpendicular aos dois é tangente à roda e aplicada longe do eixo: gera torque, e a roda gira.
Passo 2 — afirmação I. É exatamente isso: a corrente na roda interage com o campo do ímã. Verdadeira.
Passo 3 — afirmação II. O torque vem da força magnética sobre a corrente, não de uma força elétrica. Falsa.
Passo 4 — afirmação III. O sentido da força magnética depende do sentido da corrente (pela regra da mão direita, ou pelo produto vetorial ). Invertendo a corrente, a força e o torque se invertem, e a roda passa a girar para o outro lado. Falsa.
Passo 5 — afirmação IV. Invertendo os polos do ímã, inverte-se o sentido de , e com ele a força e o sentido de rotação. Verdadeira.
Conferindo: corretas I e IV: alternativa C. (Se invertermos corrente e ímã ao mesmo tempo, as duas inversões se cancelam e a roda gira no sentido original.)
⚠️ A armadilha: a afirmação II usa “força elétrica” e “fluxo de elétrons”, que soam técnicos e quase certos. Mas a força que faz o motor girar é a magnética, a mesma de qualquer motor elétrico.
A ideia em uma frase: corrente atravessando um campo magnético sofre força perpendicular aos dois; inverta a corrente ou o ímã, e a rotação se inverte.
Resposta: alternativa C (apenas I e IV).
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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