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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 67 da FUVEST 2006

1ª fase · Física: Campo magnético: ímãs e correntes

Sobre uma mesa plana e horizontal, é colocado um ímã em forma de barra, representado na figura, visto de cima, juntamente com algumas linhas de seu campo magnético. Uma pequena bússola é deslocada, lentamente, sobre a mesa, a partir do ponto P, realizando uma volta circular completa em torno do ímã. Ao final desse movimento, a agulha da bússola terá completado, em torno de seu próprio eixo, um número de voltas igual a

Vista superior de um ímã retangular em barra com polos norte (N) e sul (S) e o traçado de suas linhas de campo magnético saindo de N e entrando em S. Há uma trajetória circular tracejada em torno do ímã, passando pelo ponto P localizado logo abaixo do polo sul.

Nessas condições, desconsidere o campo magnético da Terra.

  1. A
    \frac{1}{4} de volta.
  2. B
    \frac{1}{2} de volta.
  3. C
    1 volta completa.
  4. D
    2 voltas completas.
  5. E
    4 voltas completas.
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Resolução comentada

A agulha da bússola se alinha com a direção do campo magnético local, tangente à linha de campo, apontando no sentido do campo. Então o número de voltas da agulha é o número de voltas que o vetor campo dá ao longo do trajeto.

Vamos acompanhar o campo ao redor do círculo tracejado, que envolve o ímã:

  1. Em P, abaixo do polo sul, o campo aponta para cima (as linhas entram em S), em direção ao ímã.
  2. Ao subir pelo lado direito, o campo vai se inclinando. Ao lado do ímã, na altura do meio da barra, ele aponta para baixo (as linhas externas saem de N, contornam o ímã e voltam para S).
  3. No topo, acima de N, o campo aponta para cima (as linhas saem de N), afastando-se do ímã.
  4. No lado esquerdo, ao lado do ímã, ele de novo aponta para baixo, e ao chegar em P volta a apontar para cima.

Acompanhando o sentido: em P o campo aponta para cima, no lado direito aponta para baixo, no topo aponta para cima. Entre P e o topo, passando pela direita, o vetor gira meia volta (de cima para baixo e de novo para cima, passando pelo lado, o que dá uma volta completa). Em detalhe: de cima a baixo é meia volta, de baixo a cima é outra meia volta. Portanto, de P ao topo a agulha dá 1 volta. Na outra metade da trajetória, do topo de volta a P, ocorre outra volta, no mesmo sentido de giro.

Ao todo, a agulha dá 2 voltas completas em torno do próprio eixo.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa C engana: como a bússola dá uma volta em torno do ímã, parece que a agulha também dá uma só, mas o campo do dipolo gira o dobro.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ASupõe que a agulha gira só um quarto, ignorando que o campo muda de sentido ao longo do trajeto.
  • BConsidera apenas meia volta, contando só a inversão entre P e o lado do ímã.
  • CPensa que a agulha gira 1 volta por acompanhar a volta da bússola, sem contar a rotação extra do campo.
  • ESuperestima a rotação; o campo gira só duas vezes ao longo do círculo.

Assunto: Campo magnético: ímãs e correntes.

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