RESOLUÇÃO DO TC DO CLICK PROFESSOR

Transcrição

1 Resposta da questão 1: Podemos garantir apenas que o feixe de radiação gama (sem carga) não é desviado pelo campo magnético, atingindo o ponto 3. Usando as regras práticas do eletromagnetismo para determinação da deflexão sofrida por uma partícula eletrizada (da mão esquerda ou da mão direita) podemos apenas garantir que o próton é desviado para a esquerda e que o elétron é desviado para a direita, sendo impossível, com os dados, detectar o ponto exato de colisão com as paredes da câmera. A figura ilustra possíveis trajetórias para o próton e para o elétron. Observação: O enunciado ficaria melhor se o segundo parágrafo fosse: Considerando o próton, o elétron e a radiação gama, uma possível combinação dos números..., respectivamente, Procuremos, então essa possível combinação. No próton e no elétron a força magnética (Fm) age como resultante centrípeta (Rcent). Sendo q o módulo da carga da partícula, m a sua massa, v a sua velocidade e B a intensidade do vetor indução magnética, calculemos o raio (r) da trajetória. 2 m v m v Rcent F m q v B r. r q B Como a massa do próton é cerca de vezes a massa do elétron, o raio da trajetória do próton também é vezes maior. Dentre as opções dadas, fora de escala, na ordem pedida, a melhor é 1, 5 e 3. Resposta da questão 2: Aplicando as regras práticas do eletromagnetismo (mão direita ou mão esquerda), constatamos que a força magnética sobre o próton tem sentido para cima, no plano da página. Se o movimento da partícula é retilíneo e uniforme, a resultante das forças agindo sobre ela deve ser nula, sendo, então, a força elétrica de mesma intensidade que a magnética, mas de sentido oposto, ou seja, no plano da figura e para baixo. Como a partícula tem carga positiva, a força elétrica e o campo elétrico têm o mesmo sentido, também no plano da página e apontando para baixo, conforme ilustrado na figura.

2 Calculando a intensidade desse campo elétrico. 4 3 Dados: v 3 10 m / s; B 2 10 T. Do equilíbrio: 4 3 Fe F m q E q v B E v B E 60 V/m. Resposta da questão 3: De acordo com a Lei de Lenz, a corrente induzida é num sentido tal, que gere um fluxo induzido na tendência de anular o fluxo indutor. Assim: - quando o ímã se aproxima, aumenta o fluxo magnético está entrando na espira. Pela regra da mão direita nº 1 (regra do saca-rolha) surge na espira corrente (i) no sentido anti-horário para o observador O. - quando o ímã se afasta, diminui o fluxo magnético entrando na espira. Aplicando a mesma regra, conclui-se que a corrente inverte o sentido, sendo, portanto, corrente alternada. Resposta da questão 4: I. Incorreta. Os polos de um ímã são inseparáveis. II. Correta. III. Incorreta. A esfera de ferro será atraída por qualquer um dos polos. Resposta da questão 5: Somente na situação mostrada, a agulha sofre ação de um binário, provocando rotação no sentido anti-horário.

3 Resposta da questão 6: Figura I: linhas de campo eletrostático placa plana eletrizada positivamente. Figura II: linhas de campo eletrostático duas partículas eletrizadas positivamente. Figura III: linhas de campo magnético espira percorrida por corrente elétrica. Figura IV: linhas de campo magnético fio reto percorrido por corrente elétrica. Resposta da questão 7: Os eletroímãs usam o efeito magnético da corrente elétrica para atrair metais ferromagnéticos. Resposta da questão 8: Aplicando a regra da mão direita nº 2 (regra do tapa ou da mão direita espalmada), se o campo magnético está orientado para fora da página, para as velocidades dadas, concluímos, quanto às cargas dessas partículas, que a de K é negativa, a de L é neutra (não sofre desvio) e a de M é positiva. Resposta da questão 9: De acordo com a lei de Faraday-Neumann, a corrente elétrica induzida num circuito fechado ocorre quando há variação do fluxo magnético através do circuito. Resposta da questão 10: A aproximação do ímã provoca variação do fluxo magnético através do anel. De acordo com a Lei de Lenz, sempre que há variação do fluxo magnético, surge no anel uma corrente induzida. Essa corrente é num sentido tal que produz no anel uma polaridade que tende a ANULAR a causa que lhe deu origem, no caso, o movimento do ímã. Como está sendo aproximado o polo norte, surgirá na face do anel frontal ao ímã, também um polo norte, gerando uma força de repulsão entre eles. Resposta da questão 11: Partículas lançadas perpendicularmente a um campo magnético uniforme descrevem trajetória circular, pois a força magnética age como resultante centrípeta. Calculando o raio dessa trajetória: 2 mv Fmag = Rcent q v B = R = R Sendo: mv p R. q B q B p = m v, a quantidade de movimento (ou momento linear) da partícula. Assim, tem maior raio a partícula que possuir maior quantidade de movimento, ou menor carga (em módulo).

4 Pela regra da mão direita, partículas positivas são desviadas para a direita e partículas positivas são desviadas para a esquerda, o que era de se esperar, pois partículas são núcleos de hélio (2 prótons + 2 nêutrons) possuindo, portanto carga q = +2 e; e partículas são elétrons, possuindo carga q = e. As partículas são radiações eletromagnéticas, desprovidas de carga, por isso não sofrem desvio. Os raios R e R das trajetórias das partículas e, respectivamente, são: R = p 2 e B e R = p eb Fazendo a razão: R p eb p 2 R. R 2 e B p p R Como, da figura: R > R p > p. Resposta da questão 12:. A força magnética sobre partícula em campo magnético tem intensidade dada por: Fmag = q v B sen, onde é o ângulo entre os vetores v e B. Para a partícula K, = 0 sen = 0 Fmag = 0 essa partícula não sofre desvio. Para a partícula L, = 90 sen = 1 Fmag = q v B A direção e o sentido dessa força são dados pela regra da mão direita. A direção é perpendicular ao plano da figura, saindo se a carga é positiva; entrando se a carga é negativa, como ilustra a figura.

5 Resposta da questão 13: Durante a aproximação do ímã, o fluxo magnético através da bobina aumenta. Pela lei de Lenz, se o fluxo aumenta, a bobina cria outro fluxo, induzido, em sentido oposto, repelindo o ímã, na tendência de anular esse aumento. Resposta da questão 14: Resposta da questão 15: Primeiramente, temos que analisar o sentido das linhas de indução magnética. Fora do ímã, elas são direcionadas no Norte para o Sul. Isso nos deixa apenas com as alternativas e. Conforme afirma o enunciado, a força magnética deve frear o ímã, então ela deve ter sentido oposto ao do peso, isto é, vertical e para cima, Assim, a corrente induzida deve ter sentido tal, que exerça sobre o ímã uma força de repulsão, criando então um polo sul na sua face superior. Pela regra da mão direita nº1 (ou regra do saca-rolha), o sentido dessa corrente é no sentido horário, como indicado na figura da opção. Podemos também fazer a análise do fluxo magnético. À medida que ímã desce, o polo sul aproxima-se das espiras que estão abaixo dele. Então, está aumentando o fluxo magnético saindo dessas espiras. Ora, pela lei de Lenz, a tendência da corrente induzida é criar um fluxo induzido no sentido de anular essa variação, ou seja, criar um fluxo entrando. Novamente, pela regra do saca-rolha, essa corrente deve ter sentido horário. Resposta da questão 16: Calculando a corrente elétrica da bobina, i V/ r R 50/ /10 5 A. O campo magnético de uma bobina com N espiras é B N μ0 i/2r 6 x 4π 10 x 5 / 0,2 120 π 10 / 0,2 600 π.10 6 π 10 T Resposta da questão 17: [D] A regra da mão direita esclarece Resposta da questão 18:

6 Se o rompimento se desse na direção dos planos ou (horizontal), ele poderia ser consertado, pois na região de rompimento surgiriam polos de nomes contrários, gerando forças de atração. Já direção do plano (vertical), as extremidades dos dois ímãs formados com o rompimento teriam de ser alinhados juntando polos de mesmo nome, o que é impossível, pois eles se repelem. A figura abaixo ilustra os rompimentos nas duas direções. Resposta da questão 19: Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y α α X Y. Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e extremidade direita um polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã é para a direita. Resposta da questão 20: [D] Devido às distorções nas linhas de campo entre os dois fios percebe-se a independência das linhas em torno de cada fio. A força deverá ter módulo único e atuação para a esquerda. Resposta da questão 21: Resposta da questão 22: Resolução Aplicação da regra da mão direita. Resposta da questão 23: Resposta da questão 24: Resolução As partículas 2 e 3 tem trajetórias que se curvam no mesmo sentido (horário), enquanto que a partícula 1 tem trajetória que se curva em outro sentido (anti-horário). Disto se conclui que as partículas 2 e 3 possuem a mesma natureza elétrica e que a partícula 1 possui natureza oposta. Pelos dados sobre as partículas conclui-se que a partícula 1 é o elétron e as partículas

7 2 e 3 são (não respectivamente) o próton e o pósitron. Como o próton tem muito mais massa que o pósitron ele realiza a curva de maior raio (mais aberta). Assim a partícula 2 é o próton e a partícula 3 é o pósitron. Esta análise permitiu então que determinássemos que a afirma I é correta. A afirmação II é incorreta. A afirmação III é correta. Pela regra da mão direita aplicada as partículas positivas (próton e pósitron) verifica-se que como o sentido de movimento original delas é para a direita e a força magnética que atua sobre elas é inicialmente para baixo, o vetor campo magnético tem que ter sentido saindo do plano do papel. O que torna IV correta. Resposta da questão 25: Resposta da questão 26: Resposta da questão 27: Resposta da questão 28: [D] Resposta da questão 29: Resposta da questão 30: