Física Unidade VI Série 1

Transcrição

1 01 a) Os polos sul e norte encontram-se próximos, por isso ocorre atração. b) Polos iguais encontram-se próximos, resultando em repulsão. c) Polos iguais encontram-se próximos, resultando em repulsão. 1

2 02 a) Para flutuar sobre a base a resultante no ímã deve ser nula. Para isso, a força feita deve equilibrar o peso. Assim: F mag = P = mg = 0,01 10 = 0,1 N. int ensidade F = direção : vertical sentido : para cima b) Para que os ímãs sofram repulsão, os polos do ímã que flutua são: o Norte acima e Sul abaixo. 2

3 03 A partir da afirmativa II, sabe-se que ambas as barras 1 e 3 estão magnetizadas. A partir das afirmativas I e III, sabe-se que as barra 2 está desmagnetizada, pois ela é atraída tanto pela barra 1, quanto pela barra 3, sendo que os polos utilizados são opostos. 3

4 04 a) A figura abaixo representa a situação descrita no enunciado e as forças aplicadas na bonequinha. P : Peso F mg : Força magnética C : Força de contato AE : Componente de atrito (estático) N : Componente da normal. b) Estabelecendo-se as condições de equilíbrio: Na horizontal: N = F mag (1) Na vertical: A E = P A E = P A E = 0,2N (2) Sendo a condição para não haver escorregamento: A 0,5 F F 0,4 N E mg mg ( Fmg ) = 0,4 N min 4

5 05 A partir da figura podemos observar que a componente de cada uma das forças F 1 e F2 na direção do peso vale 2 N (dois quadrados). Logo, pela condição de equilíbrio: 1. Quando o ímã A se encontra distante do ímã B, sofre uma repulsão e uma atração praticamente na mesma direção. Como a intensidade do campo magnético decresce com a distância, a componente repulsiva será mais intensa que a atrativa, fazendo que o movimento seja retardado. Se a velocidade de A for baixa, ele irá parar e retroceder, como indica o gráfico I. 2. a) No entanto, se a velocidade for suficientemente alta, o ímã A poderá se aproximar o suficiente para que a componente atrativa se torne mais intensa que a repulsiva, como mostra a figura a seguir. Nesse caso, o movimento passará de retardado para acelerado. b) Logo depois que o ímã A passa por B, o movimento continua acelerado, como indica a figura seguinte. c) Quando o ímã A se afastar bastante do ímã B, a atração e a repulsão terão praticamente a mesma direção. Como a intensidade do campo magnético decresce com a distância, a componente atrativa ficará mais intensa que a repulsiva, fazendo que o movimento volte a ser retardado. As fases a, b e c estão representadas no gráfico III. 5

6 06 I) Falsa, ao que dividirmos o ímã em duas partes, obteremos dois novos ímãs. II) Verdadeira, para haver atração basta que polos opostos sejam aproximados e para haver repulsão, basta que polos iguais sejam aproximados. III) Falsa, pois a esfera de ferro será atraída por qualquer um dos polos. Resposta: B 6

7 07 Para que as duas partes do ímã não voltem à posição original, o ímã deve ser quebrado no plano µ, pois assim as partes que serão aproximadas serão iguais. Resposta: C 7

8 08 Da figura I, percebe-se que as linhas de campo saem de um polo de um dos ímãs e segue para o outro, indicando que os ímãs possuem polos opostos. Da figura II, percebe-se que as linhas de campo não vão de um polo à outro, caracterizando polos iguais. Resposta: D 8

9 09 As linhas de indução magnética de um campo magnético gerado por imãs são orientados no sentido norte-sul, tendo, portanto, a configuração: Resposta: A 9

10 10 Os vetores campo magnético dos ímãs são: A soma vetorial é Resposta: E 10

11 11 Do enunciado, depreende-se que existe campo magnético terrestre, dessa forma com o ímã ligado, o campo resultante será: Resposta: D 11

12 12 12

13 13 Nos vértices B e C, os polos dos ímãs são iguais de modo que o polo norte da agulha colocada no vértice B está apontando para fora e no vértice C está apontando para o sul dos ímãs. No vértice A, por possuir os polos norte e sul, a agulha fica na direção horizontal, com o polo norte da agulha apontando para o sul do ímã. Resposta: A 13

14 14 Para que o feixe de magnetita volte a apontar na direção inicial, deve-se necessário submeter um campo magnético cuja soma deve ser na direção original, como na figura: Resposta: B 14

15 15 Considerando que: O ponto P é equidistante dos polos dos quatro imãs; Os imãs são iguais; O sentido do campo de indução magnética gerado por imãs é do Norte para o Sul, marcamos em P os campos B 1, B 2, B 3 e B 4 devido aos imãs. Como a agulha magnética se alinha com o campo resultante. Resposta: A 15

16 16 A bússola, ao ser colocada em um campo magnético, fica alinhada na direção do campo e com o polo norte no sentido da linha de indução. A representa a bússola em cada posição, podendo-se observar que, ao completar uma volta circular em torno do imã, completa duas voltas em torno do seu eixo. Resposta: D 16

17 17 Lembrando que o polo norte geográfico da Terra corresponde ao polo sul magnético e o polo sul geográfico da Terra corresponde ao polo norte magnético. Dessa forma o polo norte da agulha deve apontar ao polo sul magnético da Terra e o polo sul deve apontar ao polo norte da Terra. Resposta: E 17

18 18 Ao aproximarmos uma agulha imantada a um condutor no qual percorre corrente, a agulha se posiciona na direção ortogonal ao condutor. Resposta: E 18

19 19 No enunciado, explica-se que a agulha se orienta, aproximadamente, numa direção perpendicular ao fio. Dessa maneira podemos concluir que a agulha não está apenas sobre a ação do campo magnético gerado pelo fio. Considerando-se que a experiência está sendo feito na Terra, a agulha está sob a influência do campo magnético do fio e da Terra. Resposta: E 19

20 20 A experiência de Oërsted, mostra que um condutor retilíneo que passa corrente, gera um campo cujas linhas de campo são circunferências concêntricas ao condutor, dessa forma uma agulha imantada toma uma posição num plano perpendicular ao condutor Resposta: B 20

21 21 Utilizando a regra da mão direita a alternativa correta é: Resposta: A 21

22 22 a) b) c) d) 22

23 23 A experiência de Oërsted, mostra que um condutor retilíneo que passa corrente, gera um campo cujas linhas de campo são circunferências concêntricas ao condutor, em um plano perpendicular ao condutor. Resposta: D 23

24 24 Utilizando a regra da mão direita, o vetor campo magnético é entrando no plano do papel. Resposta: E 24

25 25 Utilizando a regra da mão direita, o único vetor que continua no mesmo sentido é o da posição C. Resposta: C 25

26 26 i µ i 0 5 π B = 1 10 = i = 1,25A 2πr 2π 0,025 26

27 27 7 µ 0 i 4π 10 1,5 6 B = B = B = 1,2 10 T 2πr 2π 0,25 27

28 28 Utilizando a regra da mão direita para ambas as correntes, o campo magnético é para cima. Resposta: C 28

29 29 Os sentidos das correntes, pela regra da mão direita, podem ser deduzidos a partir da figura dada: Nos pontos 1 e 2, o campo magnético resultante deve ser ortogonal aos fios e pode ser determinado a partir do sentido das correntes: Logo, no ponto 1: No ponto 2: Resposta: A 29

30 30 Para que o campo magnético resultante seja nulo, para um fio deve-se ter um campo magnético entrando e no outro fio um campo magnético saindo. Isso ocorre apenas nas regiões I e III. Resposta: B 30

31 31 O campo gerado pelo fio X, tem intensidade: B X µ i = = B e entrando no plano do papel. 2πr No fio Y, o campo tem intensidade: B Y µ 3i = = 3B e saindo do plano do papel. 2πr Logo o campo magnético resultante é 2B Resposta: C 31

32 32 O campo magnético gerado no fio em C, B e D são representados respectivamente pelo vetores B 3, B 1 e B 2, resultando no vetor resultante B R. Dessa forma o ímã apontará na direção AA. Resposta: A 32

33 33 O campo gerado pelo fio na direção DA é vertical e para baixo, no sentido de C para G. O campo gerado pelo fio na direção GH é na horizontal entrando no plano do papel no sentido de C para B. A situação é ilustrada na figura a seguir: Assim o vetor campo magnético resultante têm a direção CF. Resposta: C 33

34 34 O campo magnético é perpendicular ao plano da espira. Resposta: D 34

35 35 A intensidade do campo magnético é: 7 µ i 4π B = = = 4 10 T 2 r 2 π A direção é perpendicular ao plano da espira (plano xy). Resposta: E 35

36 36 Para que o campo magnético resultante seja nulo, o campo gerado pela espira com corrente i 1, deve ser igual ao campo magnético gerado pela espira com corrente i 2. Assim: B = B 1 2 µ i1 µ i2 = 2 R 2 R i i R = R Resposta: B 36

37 37 O campo gerado pelo fio na origem do sistema de coordenadas (O) é representado pelo vetor B F, e o campo gerado pela espira na origem do sistema de coordenadas é dado pelo vetor B E. Assim o vetor campo magnético resultante é representado pelo vetor B R. Resposta: C 37

38 38 Cada espira gera na origem do sistema de coordenadas um campo magnético, essa situação é representada a seguir: O vetor campo magnético gerado pela espira do plano xz é o vetor na direção y e o vetor campo magnético gerado pela espira do plano xy é representado pelo vetor perpendicular ao plano xy (na direção de z). A intensidade de cada vetor é: 6 µ 1 1, B = = = 6,3 10 T 2 r 2 0,1 Logo o vetor campo magnético resultante é: 5 4 BR B 2 6,3 10 = = 2 8,9 10 T No plano y,z. Resposta: C 38

39 39 a) Na situação dada, cada fio representa um resistor, de maneira que como o fio mais comprido possui o triplo do comprimento terá corrente i e o fio menor corrente 3i. Assim: b) O campo gerado por cada fio é: 39