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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Física) do ITA 2016

Física · Física: Força magnética

Texto-base das questões 01 a 20 · Física

1{,}0\text{ cal} = 4{,}2\text{ J} = 4{,}2 \times 10^7\text{ erg}. Calor específico da água: 1{,}0\text{ cal/g.K}. Massa específica da água: 1{,}0\text{ g/cm}^3.

Massa específica do ar: 1{,}2\text{ kg/m}^3. Velocidade do som no ar: 340\text{ m/s}.

Um líquido condutor (metal fundido) flui no interior de duas chapas metálicas paralelas, interdistantes de 2{,}0\ \text{cm}, formando um capacitor plano, conforme a figura. Toda essa região interna está submetida a um campo homogêneo de indução magnética de 0{,}01\ \text{T}, paralelo aos planos das chapas, atuando perpendicularmente à direção da velocidade do escoamento. Assinale a opção com o módulo dessa velocidade quando a diferença de potencial medida entre as placas for de 0{,}40\ \text{mV}.

Duas chapas metálicas paralelas, horizontais, com líquido condutor escoando para a direita entre elas, indicado por uma seta com o rótulo “líquido condutor”. Entre as chapas, duas fileiras de sete cruzes representam o campo magnético perpendicular ao plano da imagem, entrando nele.

  1. A
    2\ \text{cm/s}
  2. B
    3\ \text{cm/s}
  3. C
    1\ \text{m/s}
  4. D
    2\ \text{m/s}
  5. E
    5\ \text{m/s}
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

Os portadores de carga do líquido se movem com velocidade v dentro de um campo magnético B. Sobre eles atua a força magnética F = qvB, que empurra cargas positivas para uma placa e negativas para a outra. Isso cria um campo elétrico entre as placas.

O acúmulo de cargas para quando a força elétrica equilibra a magnética:

qE = qvB \Rightarrow E = vB

Como o campo entre placas planas é uniforme, E = \dfrac{U}{d}. Logo:

v = \frac{U}{B\,d}

Convertendo as unidades:

  1. U = 0{,}40\ \text{mV} = 4{,}0\times10^{-4}\ \text{V}
  2. d = 2{,}0\ \text{cm} = 2{,}0\times10^{-2}\ \text{m}
  3. B = 0{,}01\ \text{T} = 1{,}0\times10^{-2}\ \text{T}

Substituindo:

v = \frac{4{,}0\times10^{-4}}{(1{,}0\times10^{-2})(2{,}0\times10^{-2})} = \frac{4{,}0\times10^{-4}}{2{,}0\times10^{-4}} = 2{,}0\ \text{m/s}

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa A engana quem erra a conversão de unidades (cm, mV), pois traz o mesmo número 2 com unidade errada.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AErro de conversão de unidades: o valor numérico 2 aparece, mas em cm/s em vez de m/s.
  • BNão corresponde a nenhuma relação correta entre U, B e d; valor sem base no cálculo.
  • CResulta de erro de fator 2, por exemplo usar d errado ou dividir 2 em vez de 4 no numerador.
  • EValor sem base no cálculo, que não decorre de v=U/(Bd).

Assuntos: Força magnética, Campo elétrico.

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Fonte: ITA 2016 · Física. Prova oficial ↗