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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 44 (1º semestre) da UFG 2009

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

Em uma excursão acadêmica, um aluno levou uma lanterna com uma bússola acoplada. Em várias posições durante o dia, ele observou que a bússola mantinha sempre uma única orientação, perpendicular à direção seguida pelo Sol. À noite, estando a bússola sobre uma mesa e próxima de um fio perpendicular a ela, notou que a bússola mudou sua orientação, no momento em que foi ligado um gerador de corrente contínua.

A orientação inicial da agulha da bússola é a mostrada na figura a seguir, onde a seta preenchida indica o sentido do campo magnético da Terra.

Esquema intitulado "situação inicial". À esquerda da agulha, há um círculo com um ponto central representando um fio perpendicular ao plano com corrente elétrica $i = 0$. À direita, dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X" (um apontando para cima e para a direita, outro apontando para baixo e para a direita). A agulha da bússola está alinhada com o eixo que aponta para cima e para a direita, com a metade preenchida em preto apontando para cima e para a direita e a metade vazia apontando para baixo e para a esquerda.

Ao ligar o gerador, a corrente sobe o fio (saindo do plano da ilustração). Assim, a orientação da bússola passará a ser a seguinte:

  1. A
    Dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X". A agulha da bússola está levemente rotacionada no sentido anti-horário em relação ao eixo que aponta para cima e para a direita, com a ponta preenchida em preto apontando para cima e levemente para a direita e a ponta vazia para baixo e levemente para a esquerda.
  2. B
    Dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X". A agulha da bússola está entre os dois eixos, apontando na direção quase vertical, com a ponta vazia apontando para cima e levemente para a esquerda e a ponta preenchida em preto apontando para baixo e levemente para a direita.
  3. C
    Dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X". A agulha da bússola está próxima da direção horizontal, com a ponta preenchida em preto apontando para a esquerda e levemente para cima e a ponta vazia apontando para a direita e levemente para baixo.
  4. D
    Dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X". A agulha da bússola está levemente rotacionada no sentido horário em relação ao eixo que aponta para cima e para a direita, com a ponta preenchida em preto apontando para a direita e levemente para cima e a ponta vazia apontando para a esquerda e levemente para baixo.
  5. E
    Dois eixos perpendiculares inclinados em forma de "X". A agulha da bússola está alinhada exatamente sobre o eixo que aponta para cima e para a direita, mas com sentido invertido ao inicial: a ponta vazia aponta para cima e para a direita, e a ponta preenchida em preto aponta para baixo e para a esquerda.
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Resolução comentada

A agulha da bússola se alinha com o campo magnético resultante no local. Antes de ligar o gerador, só existe o campo da Terra, \vec{B}_T, que aponta para cima e para a direita (a ponta preenchida indica o norte da agulha).

O fio está à esquerda da bússola, e a corrente sai do plano da figura. Pela regra da mão direita, com o polegar apontando para fora do plano, os dedos se curvam no sentido anti-horário ao redor do fio.

  1. Em um ponto à direita do fio, o campo \vec{B}_f do fio é tangente ao círculo, no sentido anti-horário. Nesse ponto, anti-horário significa apontar para cima.
  2. O campo resultante é \vec{B}_T + \vec{B}_f: soma do vetor inclinado (cima e direita) com um vetor vertical para cima.
  3. Somar um vetor para cima a \vec{B}_T torna o resultado mais próximo da vertical. Ele continua apontando para cima e para a direita, mas com ângulo maior em relação à horizontal.

A agulha gira, portanto, no sentido anti-horário, a partir do eixo inclinado, e a ponta preenchida (norte) aponta para cima e levemente para a direita. O sentido não se inverte, porque \vec{B}_f é menor que \vec{B}_T ou, pelo menos, não aponta contra ele.

Essa é a figura da alternativa A: agulha rotacionada no sentido anti-horário, com a ponta preta voltada para cima.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BInverte o sentido da agulha e a aproxima da vertical para baixo, o que exigiria campo do fio apontando para baixo (corrente entrando no plano).
  • CGira a agulha quase 90° para a esquerda, como se o campo do fio fosse horizontal e dominante; o campo do fio ali é vertical.
  • DGira no sentido horário, o que corresponderia a um campo do fio apontando para baixo, ou seja, corrente entrando no plano.
  • EInverte a agulha sem mudar o eixo, o que exigiria um campo do fio oposto e maior que o da Terra, na mesma direção.

Assunto: Campo magnético: ímãs e correntes.

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Ver como caiu na prova Questão 44 no caderno 1ª etapa da UFG 2009

Fonte: UFG 2009 · 1º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗