Questão 27 - UFRGS 2023

 Um próton é acelerado, a partir do repouso, por um campo elétrico uniforme , ao longo da distância L, conforme indicado na figura. A seguir, o próton entra em uma região do espaço onde há um campo magnético uniforme , ortogonal a e com a direção perpendicular à figura e entrando na página. Como consequência da interação com o campo magnético, o próton percorre um arco circular de raio r. Todo o sistema encontra-se em ambiente de vácuo.

Se, no lugar do próton, a partícula acelerada a partir do repouso fosse um núcleo de hélio (partícula alfa), a trajetória circular na presença do campo magnético teria, como valor mais próximo para seu raio,

(A) 1,00 r. 

(B) 2,00 r. 

(C) 0,71 r. 

(D) 1,41 r. 

(E) 0,50 r.

Resolução:

    Na eletrodinâmica clássica, a massa da partícula é capaz de alterar o movimento de um objeto, pela segunda lei de Newton sabe-se que corpos com maior massa nessecitar de maiores raios para realizar uma curva(como uma motocicleta e um ônibus).

    Assim, começamos a determinar o raio do próton. 
Sabemos que ele é acelerado pela força elétrica e percorre a distância L. 

e desta forma podemos determinar a velocidade que o próton ingressa na região de campo magnético

O campo magnético gera uma força sobre o próton em que este é impelido ao movimento circular, a força resultante é centrípeta, o que nos permite determinar o raio da trajetória do próton.

Assim, o raio da trajetória do próton:

Para o núcleo de Hélio, a massa possui 4 unidades (4m) e carga é 2 prótons (2q), 

Novamente calculamos a aceleração na partícula alfa:

    Fazendo uma observação inicial, vemos que a partícula alfa tem metade da aceleração do próton e analogamente a velocidade com que entra na região do campmo magnético (raíz quadrada de 2~1,41) vezes a do próton.

Assim, o raio da trajetória do Hélio sendo determinado a partir da velocidade que este entra na região de campo magnético

Fazendo uma análise aritmética

Se você gostou desta publicação, contribua com o projeto Coisas de Físico com um PIX em qualquer valor para o telefone 51998037236.

Resposta:

Item (D)

Questão 29 - UFRGS 2022

A figura abaixo representa um ímã que se move ao longo do eixo de uma bobina, que se encontra conectada a um resistor R.

Considere as seguintes afirmações. 

I - A corrente elétrica em R só existe, se o ímã estiver acelerando. 

II - A corrente elétrica flui de a para b, quando o ímã se move para a esquerda. 

III- A corrente elétrica em R é máxima, quando o ímã estiver completamente inserido na bobina. 

Quais estão corretas? 

(A) Apenas I. 

(B) Apenas II.

(C) Apenas I e III. 

(D) Apenas II e III. 

(E) I, II e III.

Resolução:

A questão trata da lei de Faraday-Lenz. 
O movimento de um imã próximo a um condutor, mesmo que este não seja atraído ou repelido pelo imã em repouso, cria uma corrente elétrica que tende a se opor à variação do fluxo magnético criado pelo movimento do imã.

I - A primeira afirmação indica a corrente elétrica apenas se o imã estiver acelerado. O  fato é que variação do fluxo ocorre para qualquer movimento relativo, seja ele acelerado ou com velocidade constante.
Afirmação está incorreta.
 II - Ao se mover para a esquerda, o imã se aproxima da bobina aumentando o fluxo magnético que passa por ela, assim a bobina cria uma corrente elétrica que tende a forçar a queda deste fluxo magnético com repelindo o imã. 

Isso significa que para repelir este imã, a bobina deve criar um polo norte do lado direitoda bobina, assim, observando a bobina pelo lado do imã o sentido da corrente elétrica é anti-horário, o que faz esta corrente ir no sentido de a para b.
Afirmação verdadeira.

III - Quando o imã está dentro da bobina, não é percebido variação do fluxo magnético, o que significa que não há, neste caso, corrente elétrica induzida pelo imã. A corrente, por isso é nula. 
Afirmação incorreta.

Apenas afirmação II está correta.

Se você gostou desta publicação, contribua com o projeto Coisas de Físico com um PIX em qualquer valor para o telefone 51998037236. 

Resposta: 
Item (B).

UFRGS - 2020 - Questão 17

17. Em dada região do espaço, existem campos elétrico (E) e magnético (B), orientados perpendicularmente entre si. A figura abaixo representa a situação. 

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem. 

Para que uma carga positiva movendo-se paralelamente ao eixo z atravesse essa região sem sofrer desvio em sua trajetória, o módulo de sua velocidade deve ser igual a ........ e o sentido do seu movimento deve ser ........ .

 (A) |B|/|E|; +z 

(B) |E|x|B|; +z 

(C) |E|/|B|; +z 

(D) |B|x|E|; -z
(E) |E|/|B|; -z

 Resolução:

Uma partícula carregada em uma região onda há campo elétrico ou campo magnético, está submetido a uma foça força gerada por cada uma das interações. Para que a partícula possa manter um sentido de movimento as forças devem obedecer a segunda lei de Newton e se anularem mutuamente.
Assim, como temos uma interação elétrica e uma interação magnética, as forças são dadas pelas seguintes equações

Igualando o módulo das forças elétricas e magnéticas

Assim, o módulo da velocidade é dado pela razão entre os campos elétricos e magnéticos.

Para saber a direção e o sentido, devemos levar em conta o caráter vetorial de cada grandeza física.
Uma carga positiva, ao entrar na região de um campo elétrico sofre a ação da força na mesma direção e sentido do campo, como está representado na figura abaixo 

Para que as forças se anulem mutuamente, a força magnética deve ter mesma direção e sentido oposto ao da força elétrica.

Como a figura inicial do problema indica  o campo magnético que age sobre a partícula está dirigido para cima do plano da página, ou seja, na direção +y, e como vimos anteriormente, a força magnética está dirigida para -x. 

Para determinar a direção e o sentido da velocidade da partícula, utiliza-se a regra do tapa, ou da mão espalmada, onde a força é representada por uma seta saindo da palma da mão (quando a carga é positiva), o campo magnético é representado por uma seta saindo da ponta dos dedos e a velocidade da partícula pela seta que sai da ponta do polegar com a mão espalmada, sendo assim as três grandezas físicas perpendiculares entre si, conforme a figura  a seguir

Associando esta figura com as direções obtidas para o campo magnético e a força magnética do problema como vemos abaixo

Vemos que a velocidade da partícula aponta para fora da página na direção positiva de z.

Se gostou desta resolução e gostaria de me apoiar nas resoluções destas e outras questões, me ajude fazendo um PIX de qualquer valor para a chave de telefone 51998037236

Resposta:

Item (C) |E|/|B|; +z

UFRGS 2016 - Questão 17

   No esquema da figura abaixo, o fio F, horizontalmente suspenso e fixo nos pontos de suporte P, passa entre os polos de um ímã, em que o campo magnético é suposto horizontal e uniforme. O ímã, por sua vez, repousa sobre uma balança B, que registra seu peso.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do enunciado abaixo, na ordem em que aparecem.

Em dado instante, a chave C é fechada, e uma corrente elétrica circula pelo fio. O fio sofre uma força vertical, ........, e o registro na balança ........ .


(A) para baixo – não se altera.
(B) para baixo – aumenta.
(C) para baixo – diminui.
(D) para cima – aumenta.
(E) para cima – diminui.

   Resolução:
   Inicialmente devemos lembrar que o sentido da corrente que passa pelo circuito que deve ser usada é o convencional, logo, do positivo da bateria para o negativo.
   Como há corrente elétrica, ou seja, transporte de carga, em uma região onde há campo magnético externo à carga, haverá também uma força agindo sobre esta. Podemos determinar a direção e o sentido desta força através da regra da mão espalmada (regra do tapa) como segue a figura a seguir:

   Lembrando que as linhas que representam o campo magnético saem do pólo norte e entram no pólo sul de um imã, então o campo magnético está apontando para dentro da página.

   A corrente  está dirigida para direita no ponto onde o campo é aplicado sobre o fio. Assim, como a mão a cima demonstra, a força magnética que age sobre o fio está direcionada para cima e por princípio de ação e reação há uma força gerada pela corrente sobre o imã na mesma direção e sentido oposto.
   Assim as forças que agem sobre a balança são o próprio peso do imã e a reação a força eletromagnética aumentando a leitura da balança.
Resposta:

Item (D)

Se você gostou desta resolução poie-me para fazer novas resoluções:
https://apoia.se/10213499416137348

UFRGS 2017 - Questão 18

O observador, representado na figura, observa um ímã que se movimenta em sua direção com velocidade constante. No instante representado, o ímã encontra-se entre duas espiras condutoras, 1 e 2, também mostradas na figura.

Examinando as espiras, o observador percebe que

(A) existem correntes elétricas induzidas no sentido horário em ambas espiras.
(B) existem correntes elétricas induzidas no sentido anti-horário em ambas espiras.
(C) existem correntes elétricas induzidas no sentido horário na espira 1 e anti-horário na espira 2.
(D) existem correntes elétricas induzidas no sentido anti-horário na espira 1 e horário na espira 2.
(E) existe apenas corrente elétrica induzida na espira 1, no sentido horário

Resolução:
 
   Pela lei de Faraday - Lenz sabemos que ao termos um movimento relativo de um imã e um condutor, é gerado um campo magnético que tende a opor inverter o movimento do imã com relação à espira, assim:
   1) Se o imã se aproxima da espira com um de seus pólos, este gera o mesmo pólo de para o lado do imã para tentar afastá-lo.
   2) Se o imã se afasta da espira com um de seus pólos, a espira produz para o lado do imã o pólo oposto para evitar que o imã se afaste.

   Assim sendo, na espira 1, o imã se aproxima desta com o pólo norte em sua direção, logo a espira criara um pólo também norte para o lado do imã o que significa que no lado do observador haverá um pólo sul sendo gerado.  Para que isso aconteça, do ponto de vista do observador será induzida uma corrente no sentido horário.
   Enquanto na espira 2, o imã se afasta da mesma com um pólo sul dirigido para a espira, logo, ela ira criar um pólo norte para evitar que o imã se afaste. Para que o pólo norte seja criado para o lado do imã, e neste caso do observador também, um corrente no sentido anti-horário será induzida na espira do ponto de vista do observador.
   Por tanto em 1 o observador verá uma corrente induzida no sentido horário e em 2 o bservador verá uma corrente induzida no sentido anti-horário.
  Resposta: item (C)