PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 44 da UFPR 2005

1ª fase · Física: Força magnética

A figura a seguir mostra esquematicamente um motor elétrico. Uma bobina retangular, transportando uma corrente i e podendo girar livremente em torno de um eixo fixo, é colocada num campo magnético uniforme B, cujas linhas de força na região da espira saem do pólo Norte e entram no pólo Sul. (Não são mostradas as conexões da espira com o gerador de força eletromotriz.)

Esquema de um motor elétrico com polos magnéticos Norte (N) e Sul (S), linhas de campo magnético B orientadas de N para S, espira retangular percorrida por corrente i, eixos de rotação xx' e yy', e observadores O e O'.

Para a situação da figura, assinale a alternativa correta.

  1. A
    A espira irá girar em torno do eixo xx', no sentido anti-horário para o observador em O.
  2. B
    A espira irá girar em torno do eixo xx', no sentido horário para o observador em O.
  3. C
    A espira irá girar em torno do eixo yy', no sentido anti-horário para o observador em O'.
  4. D
    A espira irá girar em torno do eixo yy', no sentido horário para o observador em O'.
  5. E
    Se a corrente i tiver o seu sentido invertido, a espira irá girar no mesmo sentido.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

Cada lado da espira percorrido por corrente dentro de um campo magnético sofre uma força \vec F = i\,\vec L \times \vec B, dada pela regra da mão direita. Vamos achar as forças e o eixo de giro.

O campo B aponta de N (esquerda) para S (direita), ao longo do eixo yy'. A espira está no plano horizontal, com o eixo xx' passando pelo seu centro na direção "para dentro" da figura.

  1. Os lados paralelos a B (os que ficam ao longo de yy') têm \vec L \parallel \vec B, então \sen\theta = 0 e a força é nula.
  2. Os lados perpendiculares a B (paralelos ao eixo xx') sofrem forças não nulas. Pela figura, a corrente no lado de trás (mais afastado de O) vai para a direita e no lado da frente (mais próximo de O) vai para a esquerda.
  3. Pela figura, os dois lados perpendiculares a B são os de corrente horizontal. Considerando \vec B para a direita (+y), o lado de trás (corrente +y) é paralelo a B, então a força é nula nele.

O ponto decisivo: os lados com força são os perpendiculares a B, ou seja, os paralelos a xx'. As forças neles são opostas (uma para cima, outra para baixo), formando um binário. Esse binário gira a espira em torno do eixo xx', que é o eixo perpendicular ao campo e que passa pelo meio dos lados com força, e não em torno de yy', paralelo a B.

O sentido: o lado esquerdo tem corrente para o fundo da figura, o direito para a frente. Em \vec L\times\vec B, o lado da corrente que se afasta de O recebe força para cima e o outro, para baixo. Visto de O, o lado do fundo sobe e o da frente desce, o que dá giro anti-horário.

Invertendo i, o giro inverte, o que elimina a E.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BAcerta o eixo xx', mas troca o sentido do giro, que visto de O é anti-horário.
  • CO eixo yy' é paralelo a B; nele não há torque de giro.
  • DTambém usa o eixo yy', paralelo ao campo, onde as forças são nulas.
  • EInvertendo a corrente, invertem-se as forças e o sentido de giro.

Assunto: Força magnética.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 44 no caderno 1ª fase da UFPR 2005

Fonte: UFPR 2005 · 1ª fase. Prova oficial ↗