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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 48 da UFG 2006

Prova objetiva · Física: Força magnética

Peter Barlow (1776-1862), cientista e engenheiro inglês, foi um dos primeiros a inventar um motor a corrente contínua, esquematizado no desenho abaixo:

Esquema do motor de Barlow (roda de Barlow), constituído por uma roda metálica estrelada com vários raios ligada por seu eixo a um circuito contendo uma fonte de corrente. A ponta inferior de um dos raios fica imersa em um recipiente com mercúrio, fechando o circuito. Um ímã em forma de ferradura com extremidades rotuladas C e D envolve a região inferior do raio. Uma seta curva com duas pontas indica os possíveis sentidos de rotação da roda.

O circuito elétrico fecha-se no encontro da ponta de um raio da roda com o mercúrio. Devido ao campo magnético produzido pelo imã, de pólos C e D, a roda gira, mantendo sempre um raio em contato com o mercúrio. Assim, vê-se a roda girando no sentido

  1. A
    horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do raio para o mercúrio.
  2. B
    anti-horário, se C for pólo sul e a corrente fluir, no contato, do raio para o mercúrio.
  3. C
    horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio.
  4. D
    anti-horário, se C for pólo norte e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio.
  5. E
    horário, se C for pólo sul e a corrente fluir, no contato, do mercúrio para o raio.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

A roda gira por causa da força magnética sobre o trecho do raio que está no campo do ímã e conduz corrente. Essa força é dada por \vec F = i\,\vec L \times \vec B, e seu sentido vem da regra da mão direita.

Leitura da figura: o raio em contato com o mercúrio fica quase vertical, na parte inferior da roda, entre as extremidades D (atrás, mais alta) e C (à frente, mais baixa) do ímã. Interpretando o desenho, o ímã de ferradura tem D e C como as duas pernas, uma atrás e outra à frente do plano do raio. O campo (\vec B) entre elas é perpendicular ao plano da roda.

Se C é pólo norte, as linhas de campo saem de C e vão para D. Como C está à frente, o campo aponta para dentro do plano da figura.

Corrente do mercúrio para o raio: ela sobe, então \vec L aponta para cima (+y). O campo entra no plano (-z).

\vec L\times\vec B = (+\hat y)\times(-\hat z) = -\hat x

A força aponta para a esquerda. Na parte de baixo da roda, uma força para a esquerda faz a roda girar no sentido horário.

Com C norte e corrente do mercúrio para o raio, a roda gira no sentido horário.

Conferindo as demais: inverter a corrente ou inverter o pólo inverte o sentido. Assim, C norte com corrente do raio para o mercúrio dá anti-horário, e C sul com corrente do mercúrio para o raio também dá anti-horário. A combinação que dá horário é a da alternativa C.

Alternativa C.

Pegadinha: As alternativas trocam pólo e sentido da corrente aos pares; inverter só um dos dois inverte a rotação, e um erro de sinal leva à alternativa oposta.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ACom C norte e corrente do raio para o mercúrio, a força inverte e a roda giraria no sentido anti-horário, não horário.
  • BInverter pólo e corrente ao mesmo tempo mantém o sentido: o resultado seria horário, não anti-horário.
  • DCom C norte e corrente do mercúrio para o raio, o sentido é horário, não anti-horário.
  • ECom C sul, o campo inverte e, com a corrente do mercúrio para o raio, a rotação é anti-horária, não horária.

Assunto: Força magnética.

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Ver como caiu na prova Questão 48 no caderno 1ª etapa da UFG 2006

Fonte: UFG 2006 · 1ª etapa. Prova oficial ↗