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Questão 85 (CFS 1) da EEAR 2024

CFS 1 · Física: Força magnética

– Um feixe de partículas carregadas positivamente é lançado com uma velocidade inicial da posição A. Ao entrar, perpendicularmente, na Região 1 o feixe sofre a ação de uma força causada pela presença de um campo, que faz com que realize parte de um movimento circular uniforme até a posição B. Em seguida, ao entrar na Região 2, o feixe é acelerado por um outro campo antes de atingir o ponto C. Cada um dos retângulos tracejados representa uma região onde atua apenas um único campo.

Considerando que do ponto A até o ponto C atuam somente campos elétricos ou magnéticos, assinale a alternativa que indica corretamente o tipo de campo que atua na Região 1 e 2, respectivamente.

Esquema representando duas regiões retangulares delimitadas por linhas tracejadas: a Região 1 e a Região 2. Uma partícula sai verticalmente de um ponto A em direção à Região 1, onde descreve uma trajetória curvilínea circular de noventa graus até o ponto B na fronteira entre as regiões. A partir do ponto B, a trajetória segue em linha reta na horizontal atravessando a Região 2 até o ponto C.

  1. A
    elétrico e elétrico
  2. B
    elétrico e magnético
  3. C
    magnético e elétrico
  4. D
    magnético e magnético
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Resolução comentada

Primeiro, o que cada campo faz com uma partícula carregada.

  • Campo magnético: a força é perpendicular à velocidade, então só muda a direção do movimento, não o módulo da velocidade. Com velocidade perpendicular ao campo, o resultado é um movimento circular uniforme (MCU).
  • Campo elétrico: a força é paralela ao campo, e pode alterar o módulo da velocidade. Se a força for paralela à velocidade, a partícula acelera em linha reta.

Agora, a trajetória da figura:

  1. Na Região 1, o feixe entra perpendicularmente e faz parte de um MCU, um arco de 90^\circ de A até B. O enunciado diz que o movimento é circular uniforme, e isso só ocorre com força magnética. Um campo elétrico uniforme daria uma trajetória parabólica, com velocidade variando. Logo, a Região 1 tem campo magnético.

  2. Na Região 2, o feixe segue em linha reta na horizontal e é acelerado. A força tem a mesma direção da velocidade, o que um campo magnético não consegue fazer, pois sua força é sempre perpendicular à velocidade e não aceleraria o feixe. Só um campo elétrico realiza isso, com a força ao longo do deslocamento.

Portanto, Região 1: magnético; Região 2: elétrico.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUm campo elétrico na Região 1 não produz MCU, e sim trajetória parabólica com velocidade variando.
  • BInverte os campos: o magnético não acelera o feixe na Região 2 e o elétrico não gera MCU na Região 1.
  • DCampo magnético na Região 2 não acelera a partícula, pois sua força é sempre perpendicular à velocidade.

Assuntos: Força magnética, Campo elétrico.

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Fonte: EEAR 2024 · CFS 1. Prova oficial ↗