Questão 43 (1º exame) da FUVEST 2002

Question

Quatro ímãs iguais em forma de barra, com as polaridades indicadas, estão apoiados sobre uma mesa horizontal, como na figura, vistos de cima. Uma pequena bússola é também colocada na mesa, no ponto central P, eqüidistante dos ímãs, indicando a direção e o sentido do campo magnético dos ímãs em P. Não levando em conta o efeito do campo magnético terrestre, a figura que melhor representa a orientação da agulha da bússola é

A
B
C
D
$Agulha da bússola inclinada a $45^\circ$, com o polo N (preto) apontando para o primeiro quadrante (cima e direita) e o polo S (branco) para o terceiro quadrante (baixo e esquerda)$
E
$Agulha da bússola inclinada a $45^\circ$, com o polo S (branco) apontando para o segundo quadrante (cima e esquerda) e o polo N (preto) para o quarto quadrante (baixo e direita)$

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 43 (1º exame) da FUVEST 2002

1º exame · Física: Campo magnético: ímãs e correntes

Texto-base das questões 41 a 60 · V

OBSERVAÇÃO (para todas as questões de Física): o valor da aceleração da gravidade na superfície da Terra é representado por g. Quando necessário adote: para g, o valor de 10\ \text{m}/s^2; para a massa específica (densidade) da água, o valor de 1.000\ \text{kg/m}^3 = 1\text{g/cm}^3; para o calor específico da água, o valor de 1{,}0\ \text{cal /(g.}^\circ\text{C)} ( 1\text{ caloria} \cong 4\text{ joules}).

Quatro ímãs iguais em forma de barra, com as polaridades indicadas, estão apoiados sobre uma mesa horizontal, como na figura, vistos de cima. Uma pequena bússola é também colocada na mesa, no ponto central P, eqüidistante dos ímãs, indicando a direção e o sentido do campo magnético dos ímãs em P. Não levando em conta o efeito do campo magnético terrestre, a figura que melhor representa a orientação da agulha da bússola é

A
B
C
D
$Agulha da bússola inclinada a $45^\circ$, com o polo N (preto) apontando para o primeiro quadrante (cima e direita) e o polo S (branco) para o terceiro quadrante (baixo e esquerda)$
E
$Agulha da bússola inclinada a $45^\circ$, com o polo S (branco) apontando para o segundo quadrante (cima e esquerda) e o polo N (preto) para o quarto quadrante (baixo e direita)$

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Resolução comentada

O campo magnético sai do polo N de um ímã e entra no polo S. Em P, o campo de cada ímã aponta para longe de um polo N próximo e para perto de um polo S próximo. A agulha da bússola alinha-se com o campo resultante, e o polo N da agulha aponta no sentido dele.

Tomando x para a direita e y para cima, analisamos o campo de cada ímã em P:

Ímã de cima: o polo N está voltado para P. O campo em P é repelido por esse N, então aponta para baixo, (0,-1).
Ímã de baixo: o polo S está voltado para P. O campo é atraído por esse S, então aponta para baixo, (0,-1).
Ímã da esquerda: o polo S está voltado para P. O campo é atraído para a esquerda, (-1,0).
Ímã da direita: o polo S está voltado para P. O campo é atraído para a direita, (+1,0).

As componentes horizontais se cancelam, pois os dois ímãs laterais são iguais e equidistantes de P. As componentes verticais se somam, e o campo resultante aponta para baixo.

O polo N da agulha aponta no sentido do campo, isto é, para baixo, e o polo S fica para cima. Isso corresponde à figura em que a agulha é vertical, com S em cima e N embaixo.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

Binverte o sentido: coloca o N da agulha para cima, contra o campo resultante, que aponta para baixo.
Cconsidera o campo horizontal, mas as componentes horizontais dos ímãs laterais se cancelam.
Dsupõe campo diagonal, mas os campos dos quatro ímãs não têm componente resultante horizontal.
Etambém supõe campo diagonal, sem considerar o cancelamento horizontal.

Assunto: Campo magnético: ímãs e correntes.

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Fonte: FUVEST 2002 · 1º exame. Prova oficial ↗