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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 45 (1º exame) da FUVEST 2002

1º exame · Física: Indução eletromagnética e transformadores

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}).

Um anel de alumínio, suspenso por um fio isolante, oscila entre os pólos de um ímã, mantendo-se, inicialmente, no plano perpendicular ao eixo N – S e eqüidistante das faces polares. O anel oscila, entrando e saindo da região entre os pólos, com uma certa amplitude. Nessas condições, sem levar em conta a resistência do ar e outras formas de atrito mecânico, pode-se afirmar que, com o passar do tempo,

Um anel de alumínio suspenso por um fio como um pêndulo oscila na região entre os pólos norte (N) e sul (S) de um ímã em formato de U. Linhas tracejadas indicam a trajetória de oscilação do anel, que entra e sai da região entre as faces polares.

  1. A
    a amplitude de oscilação do anel diminui.
  2. B
    a amplitude de oscilação do anel aumenta.
  3. C
    a amplitude de oscilação do anel permanece constante.
  4. D
    o anel é atraído pelo pólo Norte do ímã e lá permanece.
  5. E
    o anel é atraído pelo pólo Sul do ímã e lá permanece.
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Resolução comentada

Quando o anel entra ou sai da região entre os pólos, o fluxo magnético que atravessa a espira varia no tempo. Pela lei de Faraday, essa variação induz uma força eletromotriz no anel e, como ele é um condutor fechado, surge uma corrente elétrica induzida.

A lei de Lenz diz que o sentido dessa corrente é tal que seus efeitos se opõem à causa que a produziu, isto é, à variação do fluxo. Na prática, o campo do ímã exerce sobre a corrente induzida uma força que se opõe ao movimento do anel, funcionando como um freio magnético.

Essa corrente também dissipa energia por efeito Joule no alumínio, que tem resistência elétrica. Essa energia vem da energia mecânica do pêndulo.

  1. A cada passagem pela região do campo, o anel perde energia mecânica.
  2. Menos energia mecânica significa que ele sobe menos nas extremidades.
  3. Portanto, a amplitude da oscilação diminui com o tempo.

O alumínio não é ferromagnético, então não é atraído de modo permanente por nenhum dos pólos. Isso elimina as alternativas D e E. Como há dissipação, a amplitude não pode ficar constante nem aumentar.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BA amplitude não pode aumentar, pois as correntes induzidas retiram energia mecânica do anel.
  • CSó seria constante sem correntes induzidas, mas há variação de fluxo e dissipação por efeito Joule.
  • DO alumínio não é ferromagnético, então não é atraído pelo pólo Norte e não fica preso a ele.
  • EPela mesma razão, o alumínio não é atraído pelo pólo Sul nem permanece lá.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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Ver como caiu na prova Questão 45 no caderno V da FUVEST 2002

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